基于AD9959与STM32F4的时栅位移传感器电气系统设计.pdf

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1、第26卷第8期传感技术学报Vo1．26No．8CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．20132013年8月TheDesignofTimeGratingDisplacementSensorElectricalSystemBasedonAD9959andSTM32F4YANGJisen，JIANGZhongwei，XUQiang(EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologicalandEquipment，MinistryofEudcaionChongqingU

2、niversityofTechnology，Chongqing400050，China)Abstract：BasedonthetraditionalTimeGratingDisplacementSensorsignalprocessingsystem，weputforwardanewcontrolcircuitwithTimeGratingDisplacementSensorthatusingAD9959andSTM32F4toreplacetheoriginalsignalprocessingsystemthatusingCPLD，FPGAandDSP．T

3、hepracticalapplicationshowswhenusing48poleTimeGratingSensor，theerrorofthewholeperiod(0。～360。)as±1．62．Theprogramstreamlinesofcircuitstructureimprovethereliabilityandstabilityofthesignalsystem，andalsoreducecostsoftheproduction．Keywords：timegratinng；sensor；AD9959；STM32F4EEACC：7230doi：

4、10．3969／j．issn．1004—1699．2013．08．003基于AD9959与STM32F4的时栅位移传感器电气系统设计术杨继森，江中伟，许强(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆400050)摘要：在传统时栅位移传感器信号处理系统的基础上，提出了一种利用AD9959和STM32F4所构成的新型时栅位移传感器控制电路来代替原来以CPLD、FPGA和DSP所构成的信号处理系统。实际应用表明：48对极时栅传感器整周(0。～360。)的误差达到4-1．62”，该方案精简了电路结构，提高了信号系统的可靠性与稳定性，降低了生产成本。关键词

5、：时栅；传感器；AD9959；STM32F4中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)O8—1050一O5时栅位移传感器作为一种新型的高精度位移传降，提高了产品的竞争力。感器，它采用了“以时间测量空间”的新型测量原1传统时栅传感器信号系统理¨J，有别于传统的栅式传感器(光栅、磁栅、感应同步器等)的因高精度机械刻线所造成的加工难度传统时栅位移传感器信号系统框图如图1所示，大、生产成本高等因素。目前场式时栅位移传感已由信号产生模块、信号调理模块、信号采集模块、数据经达到了一个相当高的精度(0。～360。的测量不确处理模块等组成。

6、信号产生模块通过复杂可编程逻定度为±0．8)，随着时栅位移传感器的产业化提升辑器件(CPLD)~DDS技术产生三路正弦信号，及市场需求越来越高，小体积、低功耗、高精度、高可通过外接D／A转换器进行数字模拟转换，经放大、滤靠性、高稳定性必将成为时栅位移传感器未来面向CPLDI滤波lFPGADSP市场的主导方向。针对传统时栅位移传感器信号系D／Al时周期相均值滤波栅放大位计数角度计算统存在着的外围电路复杂、元器件种类繁多、加工滤波I—^位j_^_^-~移总线收发—难、成本高、模块间耦合性强等因素J，提出了一种放大传1CPU计算感整形控制电路误差补偿基于AD995

7、9和STM32F4的控制电路优化方案，该信号器信号信号产生调理采集数据处理方案精简了电路结构，降低了模块之间的耦合性，提图1传统时栅位移传感器信号系统框图高了信号系统的可靠性与稳定性，并使成本大幅下项目来源：国家自然科学基金项目(51205434)收稿日期：2013—05—20修改日期：2013—06—18第8期杨继森，江中伟等：基于AD9959与STM32F4的时栅位移传感器电气系统设计1051波后作为时栅位移传感的三相激励信号源。将时栅△为相位增量。位移传感器感应出的动、定测头两路信号经过信号根据AD9959主要特性可知调理模块送入到FPGA中，对两路信

8、号采用高精度A：ACRV(2)⋯，时钟插补技术实现数