[实用新型]基于DSP的超声波电机运行参数测定系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种两相超声波电机，具体是涉及基于DSP的超声波电机运行参数测定系统。

背景技术

超声波电机结构及运行原理不同于传统的电磁电机，它是利用压电材料的逆压电效应产生超声波振动，从而把电能转换为弹性体的超声波振动，并通过摩擦传动的方式转换成运动体的回转或直线运动。由于包含压电能量转换、摩擦能量传递等过程，超声波电机非线性及内部多变量耦合较为严重，因此，存在谐振频率点漂移、温度补偿等问题。研究合适的检测电路和测定方案，实时、精确地获取超声波电机的运行参数，以便更好地采用PID、自适应、滑模变结构、神经网络、模型参考、逆模型、H^∞等控制策略，从而提高超声波电机转速的稳定性与转角的跟踪性能、以及系统的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可实时、精确地获取电机运行中的转速、转角及表面温度、运行参数自动保存且掉电不丢失、人机界面友好、便于数字化方案实现的基于DSP的超声波电机运行参数测定系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：基于DSP的超声波电机运行参数测定系统。它包括：上位机PC、超声波电机、直流开关电源、温度传感器XTR105、电流环接收器RCV420、继电器保护电路、比例运算放大电路、增量式光电编码器、SD卡、散热器、报警器、串口驱动电路、光电耦合电路、高速微处理器DSP。

所述高速微处理器DSP选用的是TI公司的32bit浮点型DSP芯片TMS320F28335，包括具有模数转换功能的A/D转换器以及输出端口、通用I/O接口(GPIO)、定时器、看门狗、正交解码单元、PWM模块、通信用的CAN总线、RS232接口，异步串行总线SCI及同步串行总线SPI等。处理器运行主频为150MHz，具有强大的运算能力，能够实时地完成复杂的控制算法，为系统可靠运行提供保证。其中，内置正交解码单元配合增量式光电编码器，实现了对电机运行速度和转角的获取。另外，12位精度的A/D模数转换器，为系统精确地获取超声波电机的表面温度提供了保证；

所述直流开关电源可以提供12VDC、-12VDC、5VDC、3.3VDC四种电压。其中，±12VDC为电流环接收器RCV420提供直流稳压电源，5VDC为增量式光电编码器以及串口驱动电路提供直流稳压电源，3.3VDC为高速微处理器DSP以及光电耦合电路提供直流稳压电源；

所述温度传感器XTR105，用来采集电机表面的温度，首先转化成4～20mA的电流信号；

所述电流环接收器RCV420，用来将温度传感器XTR105输出的4～20mA电流信号转换为0～5V的电压信号；

所述5V转3.3V光电耦合电路，实现了电平间的转换，使得增量式光电编码器输出的信号能够被DSP的正交解码单元所接收。与此同时，也大大降低了前后级间的干扰；

所述串口驱动电路实现DSP与PC机间进行信号的有效传递；

所述高速微处理器DSP的串行通讯RS232接口经串口驱动电路与PC机连接，实现系统运行指令的输入和运行状态的输出。高速微处理器可以通过串行通RS232接口将电机的运行转向、转速、转角、电机的表面温度传输至PC机。同样PC机也可以通过串口驱动、串行通讯RS232接口向高速微处理器输入电机运行指令，以控制电机的各种运行状态；

所述上位机PC，它用来显示电机的运行信息，通过基于Visual Basic设计的上位机界面可实时观察电机的转向、转速、转角、电机表面温度及温度曲线；

所述存储器SD卡用来记录超声波电机运行状态的信息，包括电机运行时的转向、转速、转角、电机表面温度等，目的是：当系统出现异常时，调取数据进行故障分析。

本实用新型以两相超声波电机为控制对象，利用Visual Basic(VB)软件开发出可视化的操作界面。通过此界面设置超声波电机的相关参数(正转、反转、停止、转速、转角、电机表面温度的上限值)。设置完毕后，启动电机，上位机PC通过串口驱动电路，经串行通讯RS232接口向下位机高速微处理器DSP发送控制指令来控制电机的运行。一方面，通过增量式光电编码器获取电机转速和转角信息；另一方面，通过温度传感器获取电机的表面温度。DSP将电机上述运行状态信息通过SPI接口记录于外部存储器SD卡，与此同时，通过串行通讯RS232接口，经串口驱动电路传至PC机以显示。本实用新型可实时、精确地获取超声波电机运行中的转速、转角及表面温度，另外，还具有热保护和故障报警功能、运行参数自动保存且掉电不丢失、人机界面友好等特点。

附图说明