伺服电机正交解码器设计与实现

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1、自动化技术与应用》20l1年第30卷第01期经验交流1_echnicaICommunications伺服电机正交解码器的设计与实现丁华峰(常州轻工职业技术学院，江苏常州2I3164)摘要：正交解码器是伺服电机实现速度、位置的精确定位的重要组成部分。传统的正交解码器选用专用芯片，性能虽优异但价格昂贵且采购不易。本文提出一种以CPLD为硬件平台的正交解码器设计方案，实测性能稳定，成本低廉，软件设计灵活，为伺服电机正交解码提供了一条新的途径，供用户选择。关键词：CPLDlVHDL；伺服电机l正交解码中图分类号：TM383．4文献标识码：

2、B文章编号：1003—7241(2011)01—0086—003DesignandImplementationofServoMotorQuadratureDecoderDINGHua-feng(ChangzhouInstitudeofLightIndustryTechnology,Changzhou213164China)Abstract：Theorthogonaldecoderisanimportantcomponenttorealizethespeedandpositionofservomotor．Theperformance

3、oftraditionalorthogonaldecoderchipisexcellent，butthepriceisexpensiveandnoteasytOpurchase．ThispaperpresentsadesignoforthogonaldecoderusedCPLDforhardwareplatform．WiththestableperformanceandlowcOSt，flexibledesign，thedecoderprovidesanewwayforservomotororthogonaldecodingfo

4、rcustomerstOchoose．Keywords：CPLD；VHDL；servomotor；orthogonaldecoding1引言片的原有功能，又方便根据企业需求在此基础上进行功伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用能扩展。作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机主要靠脉冲来定位，正交解码技术简介处理器通过伺服电机反馈的正交编码获得电机转速以及方向信息，从而发送相应的脉冲实现速度、位置的A厂]厂]r_]r_]精确定位。B传统的伺服电机正反转判断及转速测量大多采用口几几国Avago公

5、司生产的HCTL一2032，该芯片具有四细分和辨审市旺转电机反转向功能，可接收两路正交脉冲信号，在测量精度和数据图1电机正反转正交编码示意图处理速度方面很占优势。但是，该芯片订货周期长，直伺服电机编码器一般由一个中心有轴的光电码盘，接影响企业产品的正常生产，本文正是针对企业在使用其上有环形通或暗的刻线，有光电发射和接收器件读该芯片时遇到的生产窘境，提出了采用CPLD为硬件平取，获得四组正弦波信号组成A、B、C、D每个正弦波台，通过VHDL语言设计出该芯片的一款替代产品，充相差9O度相差位，将C、D信号反向，叠加在A、B两相分利用C

6、PLD设计的灵活性，既可实现HCTL一2032芯上，可增强稳定信号，另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相差90度，可通过比较A相收稿日期：2010—09—27经验交流自动化技术与应用2011年第30卷第01期在前还是在B相在前，以判别编码器的正转与反转(如图与仿真1)，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。CPLD是由GAL发展起来的，其主体结构仍是与编码器以每旋转360度提供多少通或暗线啪称为洲分眦辨∞或阵一艇列一吣，自一吣从∞90一黼年～代初Lattice公司高性能的具有在系率，也称解析分度或直接称多少线，

7、一般在每转分度5—统可编程ISP(InSystemProgrammable)功能的CPLD10000线，分辨率越高代表伺服电机所控制的精度就越以来，CPLD发展迅速。具有ISP功能的CPLD器件由高。对于分辨率较高的伺服电机，如直接通过处理器完于具有同FPGA器件相似的集成度和易用性，更由于其成解码工作，对处理器时钟要求较高并且容易造成处理在速度上的优势，而一直受到广大设计者的青睐。器运行步流畅，通常采用专门的解码芯片对该正交编码CPLD的编程工艺采用E2PROM或FASTFLASH技术进行解码_J1。，无需外部存储器芯片，使用简

8、单，保密性好。在综合性一∞．鼬，矗娜lT；2吾l强r呷甜r删，蚪舱聃r：能、成本等诸多方面考虑后，本设计选用Altra公司MAXII系列CPLD，EPM240T100C5加上50MHz高频有源晶振搭建解码器硬件平台，优于HCTL一2032最高33M