基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计

　　基于DDP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计李红梅，等基于DS的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计李红梅，张后来（合肥工业大学电气工程学院，合肥实时运动控制器进行硬件设计。控制器以TMS20C2812为控制核心、16203为功率驱动模块、小功率直流电机为执行机构。的片上异步串口通信（9CI）模块加上外扩的异步串口收发器（MAX3160）可用来实时接收上位机的速度信号，传输速率高达1MbPS事件管理器（EV）模块上的正交编码脉冲单元（QEP）可用来实时接收编码器的反馈位移信号。

　　比较器单元可硬件生成驱动电机的PM信号。综上所述，一片TMS20C2812芯片再加上3片外围器件（电源芯片，异步串口收发器，电平转换芯片）就可组成一个完整的直流伺服运动控制器，较好地解决了系统的控制性能与硬件成本及复杂程度之间的矛盾。

　　1.3反馈位移检测为实现位置闭环控制算法，运动控制器需实时检测执行电机输出的实际位移信号。TS20C2812每一个事件管理器模块（EVA/EVB）都有一个正交编码脉冲（QEPA/QEPB）电路。选择引脚CAPi/QEP和CAI2/QEI2作为X轴电机编码器信号输入口，引脚GAP/QEP和CAP4/QEP4作为Y轴电机编码器信号输入口。正交编码脉冲输入单元（QEP）能对脉冲前后沿进行计数，并可根据两路脉冲的相序关系确定计数方向。内部定时（计数）器T、T4分别用来作为QEPA和QEPB的计数器。T2和T4的控制寄存器初始值设为0X870即其计数模式为定向增减模式，并由QEP电路生成计数方向信号。由于QEP逻辑为计数器2域4）产生的时钟频率是每个输入脉冲序列的4倍，而系统所选编码器的脉冲当量为25pm故本系统中计数器的脉冲当量为6.5另外，编码器输出的是5V电平信号，需要经过S74GBID3384G芯片转换为3. 3V电平信号再送到DSP的编码器输入引脚。

　　值得注意的是在系统初始化时或每个控制周期读取计数寄存器（T2GNT或T4CNT）直后需要将其复位到0XFFF这样做的目的有两个：一是防止系统启动时计数器溢出（如T2GNI设为0而计数方向为减）二是防止系统连续单向运行时累计的位移脉冲当量超过计数器计数范围而溢出。将计数器复位到0XFFI后，只需要满足每个控制周期的脉冲增减）量不超过0XFFF即可保证计数器不溢出，降低了计数器对X-Y轴运动范围的限制。

　　系统的当前位移可通过软件将每个控制周期检测出的位移增减）量累加得到。

　　4功率驱动和保护雕刻机的直流伺服执行元件选用9234C130―R5系列直流伺服电机，其额定电压为19. 1V电枢电阻为1.89A最大转速可达6大工作电流约为10A选用L5203作为电机功率驱动模块，其最大工作电压48V峰值电流可达5A该芯片及其外围电路图见直流电机的传递函数可简化为。北京：清华大学出版社，2003马潮詹卫前，耿德根。ATmea原理及应用手册。北京：清华大学出版社，2002从事电机控制等研宄。

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