专利名称：双通道伺服驱动的外部脉冲计数电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及伺服技术的驱动器电路领域，特别是双通道伺服驱动的外部脉冲
计数电路。
背景技术：
当今世界，工业发达国家对工业自动化高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高 效、高自动化先进设备，特别是随着微电子、计算机技术、电力技术、传感技术的进步，自动 化控制在20世纪80年代以后成为各国制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦 点。控制技术和伺服技术是制造工业现代化的重要基础，这个基础是否牢固直接影响到一 个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。伺服技术的应用不但给传统 制造业带来了革命性的变化，使自动制造业成为工业化的象征，而且随着伺服技术的不断 发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起 着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势，其主要应 用领域有数控加工、机械加工、机器人、焊接、包装、运输、IT、汽车、轻工、医疗等等自动化 领域。 目前在伺服控制技术中，硬件核心多数产品是采用单片机或DSP(数字信号处理 器)等单处里器技术，在其性能、速度、效率等方面性均达到了一定的水平。尤其是单通道 伺服技术(即一个驱动带动一个伺服电机)在国内已经是非常成熟的技术，但双通道伺服 技术(即一个驱动带动二个伺服电机)正处在一种早期技术开发阶段。由于自动化技术和 自动化产品的高速发展，市场对产品的要求越来越高，伺服技术也不例外。所以开发双通道 伺服技术，可以縮小体积，减少成本，节省能源；还能解决二个单通道伺服驱动在联动插补 时带来的不能完全同步等技术问题。 如图1所示，传统的伺服驱动外部脉冲计数电路是直接送入数字信号处理器DSP 进行计数，通常数字信号处理器DSP有2路QEP输入电路，单通道伺服驱动刚好用于外部脉 冲输入1路和伺服电机编码器输入1路，DSP输出P丽脉宽调制信号，经智能功率模块IPM 放大驱动伺服电机。
实用新型内容本实用新型为了解决上述技术问题，提供了新型的双通道伺服驱动外部脉冲计数 电路，采用简单的结构结合完善的空间矢量改进型算法，实现双通道伺服同步算法，在功 能、性能、速度方面最大限度的满足了当今自动化控制的要求。 双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，其特征在于双通道二路脉冲信号分别通过 不同的光电隔离器连接在同一个反向器U18上，通过反向器U18连接至可编程逻辑器件 CPLD，然后通过总线连接数字信号处理器DSP Ul，然后数字信号处理器DSP还分别连接有 智能功率模块IPM1、电机Ml、编码器Pgl和智能功率模块IPM2、电机M2、编码器Pg2，分别通 过编码器接口 QEP1和编码器接口 QEP2形成两个回路。[0007] 所述反向器U18反向放大接入可编程逻辑器件CPLD。 所述数字信号处理器DSP和可编程逻辑器件CPLD可以采用美国Ti公司的
TMS320F2806和XC9572XL。 本实用新型的工作原理是 双通道伺服驱动的第一通道、第二通道有相同的输入脉冲信号模式M0DE1、 M0DE2，当IM0DE1 = 0、M0DE2 = 0时，输入脉冲为脉冲+方向模式；当M0DE1 = 1、M0DE2 =0时输入脉冲为正转+反转模式；当M0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1时，输入脉冲为90°正交 脉冲模式。PCP1和PDIR1为第一通道输入的脉冲信号和方向信号；PCP2和PDIR2为第二通 道输入的脉冲信号和方向信号；DATAl-0/6为第一通道7位计数值；DATAl-0/6为第二通道 7位计数值。 第一通道脉冲信号PLUS1经过光电隔离器U6和反向器U18波形整形后引成PCP1 信号接入CPLD。 第一通道方向信号SIGN1经过光电隔离器U5和反向器U18波形整形后引成PDIR1 信号接入CPLD。 第二通道脉冲信号PLUS2经过光电隔离器U8和反向器U18波形整形后引成PCP2 信号接入CPLD。 第二通道方向信号SIGN2经过光电隔离器U7和反向器U18波形整形后引成PDIR2
信号接入CPLD。 第一通道计数方法 (1)当頂0DE1 = 0、 IM0DE2 = 0 :当PDIR1 = 0时，PCP1上升沿来时DATA1 = DATA1+1 ;当PDIR1 = 1时，PCP1上升沿来时DATA1 = DATA1-1。 (2)当IM0DE1 = 1、 IM0DE2 = 0 :当PDIR1 = 0时，PCP1上升沿来时DATA1 = DATA1+1 ;当PCP1 = 0时，PDIR1上升沿来时DATA1 = DATA1-1。 (3)当IM0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1 :当PDIR1 = 1时，PCP1上升沿来时DATA1 = DATA1+1 ;当PCP1 = 1时，PDIR1上升沿来时DATA1 = DATA1-1。 第二通道计数方法 (1)当頂0DE1 = 0、 IM0DE2 = 0 :当PDIR2 = 0时，PCP2上升沿来时DATA2 = DATA2+1 ;当PDIR2 = 1时，PCP2上升沿来时DATA2 = DATA2-1。 (2)当IM0DE1 = 1、 IM0DE2 = 0 :当PDIR2 = 0时，PCP2上升沿来时DATA2 = DATA2+1 ;当PCP2 = 0时，PDIR2上升沿来时DATA2 = DATA2-1。 (3)当IM0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1 :当PDIR2 = 1时，PCP2上升沿来时DATA2 = DATA2+1 ;当PCP2 = 1时，PDIR2上升沿来时DATA2 = DATA2-1。 可编程逻辑器件CPLD输出第一通道脉冲计数DATA1和第二通道脉冲计数DATA2
到数字信号处理器DSP。 本实用新型的有益效果如下 当数字信号处理器DSP计数双通道伺服驱动使用二个数字信号处理器DSP芯片 时，本双通道伺服驱动外部脉冲由可编程逻辑器件CPLD实现双通道二路脉冲计数，可以省 掉一个数字信号处理器DSP芯片，体积更小，成本更低；可编程逻辑器件CPLD软件计数采用 积分计数方案，充分保证外部脉冲有一定的脉冲宽
图1为传统伺服驱动的结构示意图 图2为本实用新型的电路结构示意图 图3为本实用新型的电路原理图
具体实施方式如图2所示，双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，双通道二路脉冲信号分别通过 不同的光电隔离器连接在同一个反向器U18上，通过反向器U18反向放大接入可编程逻辑 器件CPLD U2，然后通过总线连接数字信号处理器DS U1，然后数字信号处理器DSP Ul还分 别连接有智能功率模块IPMl、电机Ml、编码器Pgl和智能功率模块IPM2、电机M2、编码器 Pg2，分别通过编码器接口 QEP1和编码器接口 QEP2 形成两个回路。 如图3所示，图2中第一通道脉冲信号SIGN1、方向信号PLUS1经CN3 (25芯插座) 通过光电隔离器U5、U6 6N137，再经过反向器U18 74AHC14反向放大接入U2XC9572XL可编 程逻辑器件CPLD芯片进行计数，并通过数据总线送入数字信号处理器DSP进行第一通道计 算；第二通道脉冲信号SIGN2、方向PLUS2经CN3(25芯插座)通过光电隔离器U7、U8 6N137， 再经过反向器U18 74AHC14反向放大接入U2 XC9572XL可编程逻辑器件CPLD芯片进行计 数，并通过数据总线送入数字信号处理器DSP进行第二通道计算。 具体实现的电路连接结构为 方向信号正端SIGNl+信号接电阻R59-l、二极管Dl-l、光电隔离器U5-2，方向信号 负端SIGN1-接电阻R55-l， R55-2接电阻R59_2、二极管Dl-2、光电隔离器U5_3_4，光电隔 离器U5-7-8和电阻R63-l接电源VCC，光电隔离器U5-6接电阻R63_2、电阻R67-l，光电隔 离器U5-5接地，电阻R67-2接电容C3-1、U18-1，电容C3-2接地，U18-2接CPLD U2-14 ; 脉冲信号正端PLUS1+信号接电阻R60-l 、 二极管D2-l 、光电隔离器U6_2 ，脉冲信号 负端PLUS1-接电阻R56-l，电阻R56-2接电阻R60-2、二极管D2-2、光电隔离器U6_3_4，光电 隔离器U6-7-8和电阻R64-l接电源VCC，光电隔离器U6-6接电阻R64_2、电阻R68-l，光电 隔离器U6-5接地，电阻R68-2接电容C4-l、 U18-3，电容C4-2接地，U18-4接CPLD U2-15 ; 方向信号正端SIGN2+信号接电阻R61-l、二极管D3-l、光电隔离器U7-2，方向信号 负端SIGN2-接电阻R57-1，电阻R57-2接电阻R61-2、二极管D3-2、光电隔离器U7-3-4，光电 隔离器U7-7-8和电阻R65-l接电源VCC，光电隔离器U7-6接电阻R65_2、电阻R69-l，光电 隔离器U7-5接地，电阻R69-2接电容C5-l、 U18-5，电容C5-2接地，U18-6接CPLD U2-16 ; 脉冲信号正端PLUS2+信号接电阻R62-l 、 二极管D4_l 、光电隔离器U8_2 ，脉冲信号 负端PLUS2-接电阻R58-1 ，电阻R58-2接电阻R62-2 、 二极管D4-2 、光电隔离器U8-3-4，光电 隔离器U8-7-8和电阻R66-l接电源VCC，光电隔离器U8-6接电阻R66_2、电阻R70-l，光电 隔离器U8-5接地，电阻R70-2接电容C6-l、 U18-7，电容C6-2接地，U18-8接CPLD U2_17。 CPLD U2输出第一通道脉冲计数DATA1和第二通道脉冲计数DATA2到DSP。 本实用新型的工作原理是 图3中IM0DE1、M0DE2为输入脉冲信号模式(第一通道、第二通道相同)，M0DE1 =0、IM0DE2 = 0时输入脉冲为脉冲+方向模式；M0DE1 = 1、IM0DE2 = 0时输入脉冲为正转+反转模式；M0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1时输入脉冲为90°正交脉冲模式。PCP1和PDIR1
为第一通道输入的脉冲信号和方向信号；PCP2和PDIR2为第二通道输入的脉冲信号和方向
信号。DATA1-0/6为第一通道7位计数值；DATAl-0/6为第二通道7位计数值。 第一通道脉冲信号PLUS1经过光电隔离器U6和反向器U18波形整形后引成PCP1
信号接入CPLD。 第一通道方向信号SIGN1经过光电隔离器U5和反向器U18波形整形后引成PDIR1信号接入CPLD。 第二通道脉冲信号PLUS2经过光电隔离器U8和反向器U18波形整形后引成PCP2信号接入CPLD。 第二通道方向信号SIGN2经过光电隔离器U7和反向器U18波形整形后引成PDIR2
信号接入CPLD。 第一通道计数方法 (1)当頂0DE1 = 0、 IM0DE2 = 0 :当PDIR1DATA1+1 ;当PDIR1 = 1时，PCP1上升沿来时DATA1 =[0045] (2)当IM0DE1 = 1、 IM0DE2 = 0 :当PDIR1DATA1+1 ;当PCP1 = 0时，PDIR1上升沿来时DATA1 =[0046] (3)当IM0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1 :当PDIR1DATA1+1 ;当PCP1 = 1时，PDIR1上升沿来时DATA1 =[0047] 第二通道计数方法 (1)当頂0DE1 = 0、 IM0DE2 = 0 :当PDIR2DATA2+1 ;当PDIR2 = 1时，PCP2上升沿来时DATA2 =[0049] (2)当IM0DE1 = 1、 IM0DE2 = 0 :当PDIR2DATA2+1 ;当PCP2 = 0时，PDIR2上升沿来时DATA2 =[0050] (3)当IM0DE1 = 0、 IM0DE2 = 1 :当PDIR2DATA2+1 ;当PCP2 = 1时，PDIR2上升沿来时DATA2 =[0051]
=0时，PCP1上升沿来时DATA1DATA1-1。
=0时，PCP1上升沿来时DATA1DATA1-1。
=1时，PCP1上升沿来时DATA1DATA1-1。
=0时，PCP2上升沿来时DATA2DATA2-1。
=0时，PCP2上升沿来时DATA2DATA2-1。
=1时，PCP2上升沿来时DATA2DATA2-1。
U2 CPLD输出第一通道脉冲计数DATA1和第二通道脉冲计数DATA2到DSP。
权利要求双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，其特征在于双通道二路脉冲信号分别通过不同的光电隔离器连接在同一个反向器(U18)上，通过反向器(U18)连接至可编程逻辑器件CPLD(U2)，然后通过总线连接数字信号处理器DSP(U1)，然后数字信号处理器DSP(U1)还分别连接有智能功率模块(IPM1)、电机(M1)、编码器(Pg1)和智能功率模块(IPM2)、电机(M2)、编码器(Pg2)，分别通过编码器接口(QEP1)和编码器接口(QEP2)形成两个回路。
2. 根据权利要求1所述的双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，其特征在于所述反向 器(U18)反向放大接入可编程逻辑器件CPLD(U2)。
3. 根据权利要求1或2所述的双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，其特征在于所述 可编程逻辑器件CPLD(U2)输出第一通道脉冲计数DATA1和第二通道脉冲计数DATA2到数 字信号处理器DSP。
专利摘要本实用新型公开了双通道伺服驱动外部脉冲计数电路，双通道二路脉冲信号分别通过不同的光电隔离器连接在同一个反向器U18上，通过反向器U18连接至可编程逻辑器件CPLD，然后通过总线连接数字信号处理器DSP，然后DSP还分别连接有智能功率模块IPM1、电机M1、编码器Pg1和智能功率模块IPM2、电机M2、编码器Pg2，分别通过编码器接口QEP1和编码器接口QEP2形成两个回路；当DSP计数双通道伺服驱动使用二个DSP芯片时，本双通道伺服驱动外部脉冲由CPLD实现双通道二路脉冲计数，可以省掉一个DSP芯片，体积更小，成本更低；CPLD软件计数采用积分计数方案，充分保证外部脉冲有一定的脉冲宽度才计数，增强了产品的抗干扰能力。
文档编号H02P5/00GK201533270SQ200920242670
公开日2010年7月21日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者廖光灿, 廖炳文, 蒋全波 申请人:成都鑫科瑞数控技术有限公司