專利名稱：一種基于fpga的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)，尤其是利用霍爾信號(hào)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行檢測(cè) 的裝置。
背景技術(shù)：
無刷直流電機(jī)作為多數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)鍵組件，其性能好壞決定著整個(gè)系 統(tǒng)功能的有效性。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行測(cè)量，往往是利用光碼盤，或者光碼 盤加上電機(jī)霍爾傳感器的雙重冗余測(cè)速測(cè)角方案，利用光碼盤對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)速測(cè)角，精度 雖然較高，但光碼盤組件較為精密，容易損壞，且安裝較為繁瑣，結(jié)構(gòu)上的稍微變動(dòng)都會(huì)造 成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差。利用電機(jī)本身具有的霍爾傳感器進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)及轉(zhuǎn)向 的判定，往往由于電磁干擾等因素的影響造成判斷錯(cuò)誤。
目前對(duì)電機(jī)霍爾信號(hào)進(jìn)行濾波常用的方法是利用模擬電路首先對(duì)電機(jī)霍爾信號(hào) 進(jìn)行濾波和整形，再接入高速光耦隔離電路，之后再引入數(shù)字電路來計(jì)算轉(zhuǎn)速和判斷轉(zhuǎn)動(dòng) 方向。高速光耦隔離電路受外界電磁環(huán)境影響較大，因而其使用受到了一定的限制。對(duì)于 執(zhí)行機(jī)構(gòu)來說，電機(jī)轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向檢測(cè)的錯(cuò)誤都將造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的不穩(wěn)定，進(jìn)而 影響整個(gè)控制系統(tǒng)的正常工作，因此必須采用可靠的方法檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng) 方向。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向檢測(cè)裝置，能夠?qū)魻栃盘?hào)進(jìn)行容錯(cuò)檢測(cè)，克服霍爾信號(hào)中高頻干擾的影響，可為執(zhí)行機(jī) 構(gòu)控制器提供可靠的轉(zhuǎn)速信息，能精確可靠地得到轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)值，避免霍爾信號(hào)中的高 頻干擾帶來的檢測(cè)誤差。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 是包括霍爾信號(hào)濾波整形電路、FPGA芯片，霍爾信號(hào)濾波整形電路與電機(jī)的霍爾信號(hào)HA、 HB、HC相連通，霍爾信號(hào)濾波整形電路將三路霍爾信號(hào)濾波整形后得到新的霍爾信號(hào)HA'、 HB'、HC' ;新的三路霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC'與FPGA芯片相連通；所述的FPGA芯片包括轉(zhuǎn)速 容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊，轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的容錯(cuò)測(cè)量，利用含高頻噪聲的霍爾信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量，將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳入控 制電機(jī)的處理器；轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向的容錯(cuò)檢測(cè)，在霍 爾信號(hào)含高頻噪聲的情況下利用其容錯(cuò)邏輯實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的輸出。
所述的霍爾信號(hào)濾波整形電路包括保護(hù)電路、比較電路、濾波電路、整形電路四個(gè) 部分，其中保護(hù)電路包括兩個(gè)二極管，一個(gè)二極管的陽極與霍爾輸入信號(hào)連通，陰極接電 源，另一個(gè)二極管陽極接電源，陰極與霍爾輸入信號(hào)連通；比較電路包括一個(gè)開路輸出比較 器和兩個(gè)電阻，其中一個(gè)電阻一端接比較器負(fù)輸入端，一端接地，另一個(gè)電阻一端接電源， 一端接比較器輸出端；濾波電路包括一個(gè)電阻和電容，電阻一端接比較器輸出端，一端接電容，電容另一端接地；整形電路包括兩個(gè)反向施密特觸發(fā)器，濾波電路的輸出作為第一個(gè)觸 發(fā)器的輸入，其輸出作為第二個(gè)觸發(fā)器的輸入，第二個(gè)觸發(fā)器的輸出即為整形濾波處理后 的霍爾信號(hào)，霍爾輸出信號(hào)地為電源地。保護(hù)電路用于防止輸入信號(hào)出現(xiàn)過高或過低的電 壓值；比較電路用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行比較處理，輸出滿足要求的電平值的霍爾信號(hào)；濾波 電路用來對(duì)霍爾信號(hào)中包含的高頻噪聲進(jìn)行濾波；整形電路用于整形濾波處理后的霍爾信 號(hào)。
所述的轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊包括邏輯控制模塊、霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器、除法器，其中 邏輯控制模塊完成霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)使能、清零，以及除法器的除法操作的控制；其中 霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器分別對(duì)三相霍爾信號(hào)脈沖的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值鎖存，對(duì)鎖存的三個(gè) 值兩兩加和做除法取平均值，對(duì)計(jì)算得到的兩個(gè)值進(jìn)行鎖存，再對(duì)這兩個(gè)鎖存值進(jìn)行加和 做除法取平均值得到轉(zhuǎn)速值。
所述的轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)邏輯模塊包括分頻器、脈沖寬度計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)向邏輯判斷 模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波處理模塊，分頻器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到一個(gè)周期更 長的時(shí)鐘信號(hào)，利用這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)兩路霍爾信號(hào)的高電平寬度進(jìn)行記錄，由脈沖寬度計(jì) 數(shù)器對(duì)霍爾信號(hào)寬度進(jìn)行鎖存，轉(zhuǎn)向邏輯判斷模塊則是利用系統(tǒng)時(shí)鐘的快速性，對(duì)其中一 路霍爾信號(hào)的脈沖寬度計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波處理模塊，則是利用分頻 器分頻出來的長周期時(shí)鐘信號(hào)在各位置上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
本發(fā)明構(gòu)思(I)轉(zhuǎn)速容錯(cuò)檢測(cè)的原理三個(gè)霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器A、計(jì)數(shù)器B、計(jì)數(shù)器 C記錄三相霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC'的上升沿個(gè)數(shù)并且定時(shí)清零。因?yàn)榛魻栃盘?hào)中包含高頻 噪聲，所以測(cè)量轉(zhuǎn)速的過程中不免會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。這里對(duì)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速信號(hào)做濾波處 理，首先霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器分別對(duì)三相霍爾信號(hào)脈沖的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值鎖存，對(duì)鎖存 的三個(gè)值兩兩加和用除法器做除法取平均值，對(duì)計(jì)算得到的兩個(gè)值進(jìn)行鎖存，再對(duì)這兩個(gè) 鎖存值進(jìn)行加和用除法器做除法取平均值得到轉(zhuǎn)速值。這樣可以克服霍爾信號(hào)中高頻干擾 的影響，可為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器提供可靠的轉(zhuǎn)速信息，并根據(jù)轉(zhuǎn)速信息得到正確的控制參數(shù)。(2)轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)的原理正常情況霍爾信號(hào)具有120°的相位差，具有周期性。假設(shè) 電機(jī)轉(zhuǎn)子正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾信號(hào)HA'的相位超前霍爾信號(hào)HB'的相位120°，霍爾信號(hào)HB'的 相位超前霍爾信號(hào)HC'的相位120° ;電機(jī)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時(shí)三路霍爾信號(hào)的相位關(guān)系變?yōu)榛魻?信號(hào)HC'的相位超前霍爾信號(hào)HB'的相位120°，霍爾信號(hào)HB'的相位超前霍爾信號(hào)HA'的 相位120°。正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)霍爾信號(hào)狀態(tài)的變化順序相反，因此根據(jù)霍爾信號(hào)的變化即可得 出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，依據(jù)該原理，下面介紹轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)的方法。
首先對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到一個(gè)周期更長的時(shí)鐘信號(hào)，利用這個(gè)時(shí)鐘信號(hào) 對(duì)輸入FPGA的兩路霍爾信號(hào)HA'、HB'的高電平寬度進(jìn)行記數(shù)，并且對(duì)霍爾信號(hào)寬度值進(jìn)行 鎖存，當(dāng)霍爾信號(hào)由高電平跳變到低電平時(shí)脈沖寬度計(jì)數(shù)器清零。利用系統(tǒng)時(shí)鐘的快速性， 對(duì)其中一路霍爾信號(hào)的脈沖寬度值進(jìn)行檢測(cè)，在接近起始計(jì)數(shù)時(shí)刻的位置，即霍爾信號(hào)寬 度鎖存的數(shù)值還很小的情況下，判斷另一路霍爾信號(hào)的脈沖寬度的值是否為零，繼而得到 轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在接近起始計(jì)數(shù)時(shí)刻的位置進(jìn)行判斷，既可以克服高頻干擾，又不至于在電機(jī)轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速相當(dāng)高的情況下判斷位置距離起始時(shí)刻的位置超過兩個(gè)霍爾信號(hào)的相位差。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 方向判斷信號(hào)濾波則是利用分頻出來的長周期時(shí)鐘信號(hào)在不同位置上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)進(jìn) 行檢測(cè)，當(dāng)幾個(gè)檢測(cè)位置所得到的結(jié)果一致時(shí)，將得到的轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)進(jìn)行鎖存。這樣得到的轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)值精確可靠，可以避免由于霍爾信號(hào)中的高頻干擾可能帶來的檢測(cè)誤差。
本發(fā)明采用FPGA芯片，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是
I)利用FPGA芯片接收霍爾信號(hào)濾波整形電路處理之后的新的霍爾信號(hào)，在數(shù)字 電路內(nèi)部對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行容錯(cuò)檢測(cè)，檢測(cè)簡(jiǎn)單；
2)實(shí)驗(yàn)證明檢測(cè)可靠性高，適宜于執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向檢測(cè)，能廣泛用 于直流無刷電機(jī)霍爾信號(hào)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)方法。


以下將結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明FPGA內(nèi)部數(shù)字電路結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明的霍爾信號(hào)濾波整形電路框圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量原理框圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)原理框圖5為正反轉(zhuǎn)時(shí)霍爾信號(hào)對(duì)比圖。
附圖標(biāo)記
霍爾信號(hào)濾波整形電路UFPGA芯片2、轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊3、轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊4、保護(hù)電路模塊5、比較電路模塊6、濾波電路模塊7、整形電路模塊8、邏輯控制 模塊9、霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器10、除法器11、分頻器12、脈沖寬度計(jì)數(shù)器13、轉(zhuǎn)向邏輯判斷模塊 14、轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波處理模塊15。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，給出了本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖，包括霍爾信號(hào)濾波整形電路1、FPGA芯 片2，霍爾信號(hào)濾波整形電路I接收電機(jī)的霍爾信號(hào)HA、HB、HC，霍爾信號(hào)濾波整形電路I將 三路霍爾信號(hào)濾波整形后得到新的霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC' ；FPGA芯片2接收經(jīng)過霍爾信號(hào) 濾波整形電路I處理后的直流無刷電機(jī)的HA'、HB'、HC'三路霍爾信號(hào)，F(xiàn)PGA芯片2包括轉(zhuǎn) 速容錯(cuò)檢測(cè)邏輯模塊3和轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)邏輯模塊4，其內(nèi)部數(shù)字電路分別完成對(duì)電機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)，得到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)，并將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳入控制 電機(jī)的處理器。
如圖2所述，給出了本發(fā)明的霍爾信號(hào)濾波整形電路原理框圖，霍爾信號(hào)濾波整 形電路包括保護(hù)電路5、比較電路6、濾波電路7、整形電路8。保護(hù)電路5包括兩個(gè)二極管 D1、D2，二極管Dl的陽極接霍爾輸入信號(hào)，陰極接電源，D2 二極管陽極接電源，陰極接與霍 爾輸入信號(hào)，用于防止輸入信號(hào)出現(xiàn)過高或過低的電壓值；比較電路6包括一個(gè)開路輸出 比較器UlA和兩個(gè)電阻R2、R3，其中電阻R2 —端接比較器UlA負(fù)輸入端，一端接地，電阻R3 一端接電源，一端接比較器UlA輸出端，比較電路6用來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行比較處理，輸出滿 足要求的電平值的霍爾信號(hào)；濾波電路7包括一個(gè)電阻R4和電容Cl，電阻R4 —端接比較 器UIA輸出端，一端接電容CI，電容CI另一端接地，濾波電路7用來對(duì)霍爾信號(hào)中包含的高 頻噪聲進(jìn)行濾波；整形電路8包括兩個(gè)反向施密特觸發(fā)器U2A、U2B，濾波電路7的輸出端與 第一個(gè)觸發(fā)器U2A的輸入端相連,U2A的輸出端與第二個(gè)觸發(fā)器U2B的輸入端相連,第二個(gè) 觸發(fā)器U2B的輸出即為整形濾波處理后的霍爾信號(hào),霍爾輸出信號(hào)地為電源地。
如圖3所示，給出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量原理框圖，轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊包 括邏輯控制模塊9、霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器10、除法器11，邏輯控制模塊9對(duì)霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器10、 除法器11進(jìn)行控制，提供鎖存和清零控制信號(hào)，計(jì)數(shù)器A、計(jì)數(shù)器B、計(jì)數(shù)器C三個(gè)霍爾信號(hào) 計(jì)數(shù)器10分別對(duì)三相霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC'的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)器A的值與計(jì)數(shù) 器B的值加和，將計(jì)數(shù)器B的值與計(jì)數(shù)器C的值加和，再通過除法器11中的除法器I和除 法器2對(duì)兩個(gè)加和值做除法取平均值，計(jì)算得到兩個(gè)值，再對(duì)這兩個(gè)值進(jìn)行加和并通過除 法器11中的除法器3做除法取平均值得到轉(zhuǎn)速值。
如圖4所示，給出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)原理框圖，轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)檢測(cè)邏 輯模塊包括分頻器12、脈沖寬度計(jì)數(shù)器13、轉(zhuǎn)向邏輯判斷模塊14、轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波 處理模塊15。利用分頻器12對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到一個(gè)周期更長的時(shí)鐘信號(hào)，用時(shí) 鐘信號(hào)對(duì)兩路霍爾信號(hào)的高電平寬度進(jìn)行記數(shù)，脈沖寬度計(jì)數(shù)器13存儲(chǔ)表示霍爾信號(hào)高 電平狀態(tài)長度的脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)霍爾信號(hào)由高電平跳變到低電平時(shí)脈沖寬度計(jì)數(shù)器清零。轉(zhuǎn) 向邏輯判斷模塊14則是利用系統(tǒng)時(shí)鐘的快速性，對(duì)其中一路霍爾信號(hào)的脈沖寬度計(jì)數(shù)器 13進(jìn)行檢測(cè)，在接近起始計(jì)數(shù)時(shí)刻的位置，即脈沖寬度計(jì)數(shù)器13鎖存的數(shù)值還很小的情況 下判斷另一路霍爾信號(hào)的脈沖寬度計(jì)數(shù)器13鎖存的值是否為零繼而得到轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在接 近起始計(jì)數(shù)時(shí)刻的位置進(jìn)行判斷，這樣既可以一定程度上克服高頻干擾，又不至于在電機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)高的情況下判斷位置距離起始時(shí)刻的位置超過兩個(gè)霍爾信號(hào)的相位差。轉(zhuǎn)動(dòng) 方向判斷信號(hào)濾波處理模塊15則是利用分頻器12分頻出來的長周期時(shí)鐘信號(hào)在不同位置 上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)幾個(gè)檢測(cè)位置所得到的結(jié)果一致時(shí)將得到的轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào) 進(jìn)行鎖存。
如圖5所不,為正反轉(zhuǎn)時(shí)霍爾信號(hào)對(duì)比。圖中霍爾信號(hào)A、霍爾信號(hào)B為由電機(jī)霍 爾傳感器采集到的原始電機(jī)霍爾信號(hào)，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)霍爾信號(hào)狀態(tài)的變化順序相反，因此 根據(jù)霍爾信號(hào)的變化即可得出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，其特征在于包括霍爾信號(hào)整形濾波電路(1)、FPGA芯片(2)，霍爾信號(hào)整形濾波電路(I)與無刷直流電機(jī)的三路霍爾信號(hào)HA、HB、HC相連通，三路霍爾信號(hào)經(jīng)整形濾波處理后，形成霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC' ;霍爾信號(hào)HA'、HB'、HC'與FPGA芯片(2)相連通，所述的FPGA芯片(2)包括轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊(3)、轉(zhuǎn)向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊(4)，轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊(3)將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳入控制電機(jī)的處理器；轉(zhuǎn)向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊(4)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，其特征在于霍爾信號(hào)整形濾波電路⑴包括保護(hù)電路(5)、比較電路(6)、濾波電路(7)、整形電路⑶四個(gè)部分，保護(hù)電路(5)包括兩個(gè)二極管，一個(gè)二極管的陽極與霍爾輸入信號(hào)連通，陰極接電源，另一個(gè)二極管陽極接電源，陰極與霍爾輸入信號(hào)連通；比較電路(6)包括一個(gè)開路輸出比較器和兩個(gè)電阻，其中一個(gè)電阻一端接比較器負(fù)輸入端，一端接地，另一個(gè)電阻一端接電源，一端接比較器輸出端；濾波電路(7)包括一個(gè)電阻和電容，電阻一端接比較器輸出端，一端接電容，電容另一端接地；整形電路(8)包括兩個(gè)反向施密特觸發(fā)器，濾波電路的輸出作為第一個(gè)觸發(fā)器的輸入，其輸出作為第二個(gè)觸發(fā)器的輸入，第二個(gè)觸發(fā)器的輸出為整形濾波處理后的霍爾信號(hào)，霍爾輸出信號(hào)地為電源地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊⑶包括邏輯控制模塊(9)、霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器(10)、除法器(11)，邏輯控制模塊(9)完成霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器(10)的計(jì)數(shù)使能、清零，及除法器(11)的除法操作控制；霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)器(10)分別對(duì)三相霍爾信號(hào)脈沖的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值鎖存，對(duì)鎖存的三個(gè)值兩兩加和做除法取平均值，對(duì)計(jì)算得到的兩個(gè)值進(jìn)行鎖存，再對(duì)這兩個(gè)鎖存值進(jìn)行加和做除法取平均值得到轉(zhuǎn)速值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，其特征在于 轉(zhuǎn)向容錯(cuò)檢測(cè)邏輯模塊包括分頻器(12)、脈沖寬度計(jì)數(shù)器(13)、轉(zhuǎn)向邏輯判斷模塊(14)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波處理模塊(15)，分頻器(12)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到一個(gè)周期更長的時(shí)鐘信號(hào)，用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)兩路霍爾信號(hào)的高電平寬度進(jìn)行記錄，由脈沖寬度計(jì)數(shù)器(13)對(duì)霍爾信號(hào)寬度進(jìn)行鎖存，轉(zhuǎn)向邏輯判斷模塊(14)則是利用系統(tǒng)時(shí)鐘的快速性，對(duì)其中一路霍爾信號(hào)的脈沖寬度計(jì)數(shù)器(13)進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷信號(hào)濾波處理模塊(15)則是利用分頻器(12)分頻出來的長周期時(shí)鐘信號(hào)在各位置上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于FPGA的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，該裝置是利用無刷直流電機(jī)三路霍爾信號(hào)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進(jìn)行可靠檢測(cè)的檢測(cè)裝置，包括霍爾信號(hào)整形濾波電路、FPGA芯片。電機(jī)的霍爾信號(hào)HA、HB、HC經(jīng)過整形濾波后，與FPGA芯片相連接，所述的FPGA芯片包括轉(zhuǎn)速容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)方向容錯(cuò)測(cè)量邏輯模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是直接利用FPGA芯片采集整形濾波后的霍爾信號(hào)，在FPGA內(nèi)部對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行容錯(cuò)檢測(cè)；該檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)可靠性高，適宜于航天器上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向檢測(cè)，且能夠廣泛應(yīng)用于采用霍爾傳感器的直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01P3/481GK103018474SQ20111028991
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者徐敬勃, 嵩甲晨, 李延寶 申請(qǐng)人:上海航天控制工程研究所