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一种集成CAN总线的步进电机驱动装置

所属分类:凤凰彩票平台新闻 发布时间:2019-07-12 19:56 作者:凤凰彩票_凤凰彩票 文章来源:凤凰彩票平台

  的步进电机驱动安装可能直接接入CAN总线汇集,实行了对电机运转参数和运转形态的长途操纵性能。

  步进电机举动一种数字伺服实践元件,具有机闭简略、运转牢靠、定位容易等好处,正在精巧死板运动操纵范畴有着寻常的使用。操纵器局域网CAN总线是德邦BOSCH公司为摩登汽车电控体系推出的一种众主机数据通信总线,具有高牢靠性和高及时性等特别好处,寻常使用于汽车修设和自愿化操纵范畴,已成为邦际上使用最寻常的现场总线之一。CAN总线采东西备CAN通讯才力的操纵修筑举动智能节点,不单极大地低重了操纵体系的布线数目与本钱,况且有用地提升了操纵信号数据传输的切确性与天真性。近年来跟着汽车汇集本领的成长,以嵌入式微操纵器为中央的具有CAN总线接口的各类电控单位仍然成为了探索的要点。本文基于dsPIC30F6010A高功能数字信号操纵器,提出并实行了一种集成CAN总线的步进电机驱动安装,为步进电机操纵单位的智能化和汇集化供应了一种高集成度的一体化打算计划。

  本文打算的集成CAN总线的步进电机驱动安装如图1所示,首要由dsPIC30F6010A高功能数字信号操纵器、FAN7384PWM驱动电道、双H桥功率放大电道、步进电机相电流反应电道、CAN收发器和CAN总线个人组成。本文援用地点:

  dsPIC30F6010A的通用数字I/O口给与CMD输入信号,举动步进电机操纵的使能信号,该使能信号具有最高的优先级,惟有当该使能信号有用时,dsPIC30F6010A才会采纳CAN总线的操纵指令,爆发相应的PWM驱动脉冲,通过FAN7384驱动电道和双H桥功率放大电道,实行步进电机的驱动操纵性能。步进电机相电流反应电道将电机相电流信号通过采样电阻SHUNT1和SHUNT2转换为直流电压信号,由dsPIC30F6010A内部的高速A/D转换模块采样并转换为数字信号,从而实行电机相电流的无误闭环操纵。dsPIC30F6010A内嵌的CAN总线TX管脚与CAN收发器实行数据通信性能。步进电机的转速设定有两个途径,一种途径是由SPD电压信号经dsPIC30F6010A的模仿量输入接口采样设定,另一种途径可能通过CAN总线通信格式以数字量的地势直接设定。

  本文采用美邦MICROCHIP公司的高功能数字信号操纵器dsPIC30F6010A举动主控芯片。该芯片的内核采用矫正型的哈佛架构,劳动速率最高可达30 MIPS,内嵌的DSP引擎不单集成了两个具备可选饱和逻辑的40位宽累加器,况且包罗了一个17位乘17位单周期的硬件乘法器,万分合用于高速数据执掌的使用场面。该芯片内部集成了一个电机专用的PWM操纵模块,该PWM模块具备4个占空比发作器和8个PWM输出引脚,差别为PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L、PWM3H/PWM3L、PWM4H/PWM4L,这8个PWM输出引脚可组合为4组互补输出的PWM引脚对,或许知足众品种型的电机操纵使用央求。dsPIC30F6010A芯片的外设万分充足,不单集成了高达16通道的高速10位A/D转换模块,况且还集成了2个2.0B圭臬的CAN总线模块,只需外接CAN收发器,就可能胜任集成CAN总线的步进电机驱动安装的硬件打算央求。

  dsPIC30F6010A芯片的高速A/D转换模块具有4道采样仍旧器,可同时对4道模仿量电压信号实行采样,最高采样速度可达1 MHz。本打算充塞阐明这一硬件上风,将步进电机相电流反应电道和直流母线电压看管电道的电压信号接入A/D转换模块,实行了主控芯片对电机相电流信号和直流母线电压信号的同时采样性能,有用地提升了步进电机驱动安装的操纵精度和相应速率。

  dsPIC30F6010A芯片内嵌的CAN总线模块实行了一个完好的CAN操纵器体系,该CAN模块具备2个可分辨优先级的给与报文存储缓冲器和3个可指定优先级的发送缓冲器,并声援自检操作的可编程环回通信形式,最高波特率可达1Mbps。本打算将步进电机驱动性能与CAN总线通信性能整合为一体化打算,集成CAN总线的步进电机驱动安装不再仅是一个电机驱动器,而成为了一个智能化的电机操纵单位,该操纵单位可能直接接入圭臬的CAN总线汇集,成为CAN总线上的一个智能节点,实行了步进电机的汇集操纵性能。

  FAN7384是美邦FAIRCHILD半导体公司坐蓐的一款单片高压半桥驱动集成电道,寻常用于功率MOSFET半桥自举驱动电道打算中。本安装共打算了四组机闭类似的半桥驱动和功率放大电道,每一组电道都是由一个FAN7384半桥驱动器和两个FDS3992功率MOSFET组成。图2为PWM1H/PWM1L驱动与功率放大电道道理图,其他三组驱动与功率放大电道与其机闭完整类似。

  FAN7384具有独立的高端输入(HIN)和低端输入(LIN)通道。因为HIN/LIN管脚兼容3.3 V和5 V逻辑电平输入,因而可能直接给与dsPIC30 F60IOA芯片的PWM1H和PWM1L脉冲信号。FAN7384的高端输出(HO)和低端输出(LO)通道具备250 mA的驱动才力,可能直接驱动两个FDS3992功率MOSFET,二极管D16和电容C40组成自举充电电道,充电电流由电阻R52节制。由FAN7384半桥驱动器和FDS3992功率MOSFET组成的PWM驱动与功率放大电道只需单道15V操纵电源供电,战胜了常例驱动电道需求众道分开直流稳压电源供电的欠缺,而且具有高端(HO)和低端(LO)欠压锁定维护性能,大大简化了硬件电道打算。

  图1中双H桥功率放大电道底部的SHUNT1和SHUNT2是电机两个绕组的相电流采样电阻,SHUNT1和SHUNT2电阻的取值为0.1 。电机相电流丈量电道如图3所示。

  电流检测电阻SHUNT1上的电压信号通过R28、R29、R33、R34和C27构成的滤波电道,以差分格式馈至运算放大器MCP6024的信号输入端。M CP6024是轨到轨(Rail-to-Rail)输入/输出型运算放大器,具有低噪声、低漂移的优越性子,带宽模范值为10 MHz,完整或许知足频率为40 kHz的PWM驱动格式下的电机相电流丈量电道的央求。MCP6024将IMOTOR1的输出电压幅值节制正在0 V至5 V的A/D转换模块采样电压限度内,正在R28=R29=R33=R34且R27=R35的条件条款下,运算放大器MCP6024的增益为:

  本打算采用MCP2551举动CAN总线是一个可容错的高速CAN总线收发器件,合用于dsPIC30F6010A内部的CAN总线模块与物理总线可为CAN总线模块供应差分收发才力,该芯片完整合适ISO-11898圭臬,劳动速度高达1Mbps。CAN总线所示。

  MCP2551的TXD管脚直接接到dsPIC30F6010A的CAN1TX信号输出端,RXD管脚直接接到dsPIC30F6010A的CAN1RX信号输入端,CANH和CANL管脚直接接入CAN总线为终端配合电阻。MCP2551可能通过Rs引脚遴选三种操作形式:当Rs引脚电压为0V时芯片进入高速形式;当兄引脚引脚电压为5 V时芯片进入息眠形式;当Rs引脚通过外接电阻R6与0 V电压相连时则进入斜率操纵形式。本打算将R6阻值设为0 ,MCP2551劳动正在高速形式下,CAN总线收发器的输出驱动具有急速的上升和降低时刻,可能知足高速CAN总线的通信速度央求。

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