光电编码器接口实验

实验七用光电编码器测量电机转角

一、实验目的

1、了解实验系统的组成和光电编码器检测转角的工作原理；

2、熟悉光电编码器与DSP间的接口电路；

3、熟悉事件管理器模块的编程和应用；

4、掌握直流无刷电机的位置与速度检测方法。

二、实验系统原理及编程

2.1 直流无刷电机

实验系统中选用的三相直流无刷电机型号为57BL－0730N1，具体参数和信号描述见《实验指导书》的1.2.4节。

2.2光电式位置传感器

在光电式位置传感器实验中，BLDC电机采用增量式光电编码器作为位置传感器，输出为两路频率可变、有固定1/4周期相位差（即90度）的脉冲序列，电机每转360°各路输出600个周期的方波信号，即码盘线数为600线/转。实验过程可以通过示波器观测信号波形。

2.3 与DSP的电路接口

TMS320F28×系列DSP包含两个事件管理器，实验中采用事件管理器B（EVB）来实现三相无刷直流电机的转角的测量。从光电编码器输入的2路QEP信号经过74LVT245缓冲后送至EVB的QEP引脚。

2.4 直流无刷电机的角位置的测量方法

1）事件管理器B的初始化

事件管理器的初始化可参考如下的例程，其中定时器T4为QEP电路提供事件基准，void InitEvB(void)

{

EALLOW;

GPBMUX[0]=0xffff; // always not as i/o port

GPBDIR[0]=0x0000; // always as inport

EDIS;

T4CON[0] = 0x187c; // 使能T4计数器工作,定向增减，QEP作时钟源、

CAPCONB[0]= 0x70fc; //1110,0000,0000,0000 选定时器4，使能QEP4,5

T4PR[0] = 0xffff; //设置计数器的激素范围为最大值

T4CNT[0] = 0x8000; //设置计数器的初值在计数量程的中间

}

2）电机转角的检测

当电机运转时轴上的光电编码器产生正交脉冲序列，QEP电路可以通过两路脉冲的先

后次序（相位）确定电机的转动方向，根据检测脉冲的个数和频率，可分别确定电机的角位置和角速度。QEP电路的输入脉冲经过4倍频和辨向后作为通用定时器的4的时钟源和方向控制信号，此时定时器必须工作在定向增/减计数模式，预定标参数恒为1，定时器的外部输入引脚（TDIRB、TCLKINB）不起作用。

position=T4CNT; //定时器计数器中的值即为电机轴转角对应的脉冲经四倍频后的值。

三、实验要求

1、熟悉实验系统中QEP电路原理和电机的角位置、角速度测量方法；

2、采用定时中断或周期性的查询方式检测角位置，将角位置通过数码管显示出来；

四、实验步骤

1、先不连接功放板，仅把光电编码器的两路输出连接到J6的QEP4和QEP5上。运行角位置检测程序，用手转动电机转轴，使光电编码器输出正交信号，观察数码管显示的角位置。如果码盘接口正常，可将系统断电，准备连接功放板。

2、通电前通过一根26芯排线连接DSP板的J3接至功率放大器板的J1，采用一根10芯排线连接DSP板的J5和功率放大器板的J3。

注意：此时不要连接电机，即保持功率放大器板的J6和电机功率信号的4芯电缆线断开。

3、设置事件管理器A，通过PWM1－PWM6输出占空比分别为10％、50％、90％的PWM 信号，推荐PWM信号频率取20kHz；

4、前面三个步骤完成后，连接功率放大器板的J6和电机功率信号插头（4芯电缆线），运行换向和PWM产生程序使电机运转；观察数码管显示的角位置，推荐转角单位采用“度”。

5、编程测试电机转速。转速测试可借助于定时器中断，然后求固定时间间隔内（如10-100ms）的脉冲数来实现，并将测试结果显示在数码管上，推荐采用转速单位采用“转/分钟”。

五、实验思考

1、你是如何根据位置检测数据来计算电机转速的？试分别给出占空比为10％、50％、90％

下的电机转速测试结果。

2、针对基于霍尔传感器与光电编码器的两种转速测试方法，试从测试原理、速度分辨率、

与DSP的接口等方面分析二者有何异同。

3、如果要实现闭环的位置控制，是否还需要在实验系统基础上扩充其它部件？