基于FPGA+DSP的海德汉编码器结构及设计.doc
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1、基于FPGA+DSP的海德汉编码器结构及设计在现代工业控制系统中,对电机的控制是其重要组成部分。编码器作为电机角位移的检测装置,为系统提供重要反馈信号。本文介绍了一个适合嵌入式系统的基于DSP和FPGA的海德汉光电编码器信号处理通用模块,能够测量和处理海德汉公司的高精度增量式编码器信号和采用EnDat2.2双向数字接口的绝对式编码器信号。经使用者的简单操作,模块适用于不同位数、不同类型的海德汉编码器。该模块通过实验、调试与测试,能有效快速工作,目前已应用于实验用转台中。引 言随着科学技术的飞速发展,自动控制系统在各领域中的应用越来越多,特别是计算机自动控制系统已成为现代科学技术、军事工程和现代
2、工业等领域不可缺少的部分。因而,自动控制元件如作为动力装置的各种电动机、发电机和作为信号变换的各种控制电机在各种控制系统中得到广泛的应用。要对被控对象进行控制,不仅需要控制器和执行机构,还需要反馈装置。因此,编码器作为电机的角度、速度、方向的检测装置,也得到了广泛的应用。编码器又有旋转变压器、霍尔传感器和光电编码器。其中,光电编码器精度高,抗干扰能力强,接口简单,使用方便,因而获得了最广泛的应用1。光电编码器按编码方式又主要有增量式编码器和绝对式编码器两大类,前者具有分辨率高、价格较低、接口简单等优点,然而在当今工业中,无掉电记忆功能又对其应用构成了很大局限;后者结构紧凑、体积小、接口数字化、
3、抗干扰能力强、具有掉电记忆功能,在应用中也越来越受重视2。当前市场上,德国海德汉公司的产品种类繁多,具有很好的品质保证,被广泛应用于机床、自动化领域,尤其在半导体和电子制造业等领域。海德汉光电编码器占有很大市场份额,而与之相配套的解码设备不适合嵌入式系统应用。本文针对实验用转台使用的海德汉编码器设计出了增量式和绝对式的通用数据处理模块。该模块具有信号处理速度快、精度高、数据准确、应用灵活广泛、使用和调试方便、成本低廉等优点,能很好满足使用需求。1 海德汉编码器概述1.1 高精度增量式编码器增量式编码器是经过光栅将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小
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