手摇脉冲发生器脉冲输出控制设计方案热交换机

手摇脉冲发生器脉冲输出控制设计方案

手摇脉冲发生器脉冲输出控制设计方案 2012： 手摇脉冲发生器是通过其内置的编码器将转角信号转换成脉冲序列信号。为满足控制系统对其鉴向和脉冲计数的要求，手摇脉冲发生器一般都有以差分信号形式输出的A、B两相。它只有在被摇动时才能产生脉冲，且脉冲序列的频率与摇动的角速度成止比。手摇脉冲发生器作为常用部件已普遍应用于各类数控系统。控制系统结合控制而板的“倍率选择”，以摇动产生的脉冲数和倍率的乘积作为总的脉冲数输出到步进或伺服电机等执行部件。当手摇脉冲发生器产生脉冲频率较高且倍率选择档位也较高(如“×100"档位)时，控制系统一方而要对手摇脉冲发生器产生的脉冲序列计数，同时又要计算出倍率以后的输出脉冲个数并及时将其输出至执行部件。在实际设计过程中有的控制系统硬件结构复杂，或会出现凶控制系统来不及处理而导致脉冲漏计或输出脉冲滞后等现象。本文基于At89S52以开发数控车床控制系统中的手摇脉冲发生器模块为例，说明读取手轮脉冲信号及输出脉冲控制电机的软硬件实现方法。由于手轮转动鉴向的方法简单、技术成熟，关于该内容文中不做详述。 设计分析及方案确定 考虑到手轮工作的实时响应特性，输出控制电机的脉冲信号要实时跟随手轮的输入脉冲信号，尤其是当手轮处于较高的“倍率选择”档位时，要求控制系统在短时间内完成连续的输入信号检测及人量脉冲的输出，很多控制系统选择了上下位机分任务的控制模式，下位机检测手轮的脉冲信号并计数，上位机定时读取下位机的脉冲计数值，结合倍率选择计算并输出脉冲到步进或伺服等执行部件。这种方案硬件结构相对较为复杂，且上下位机的通讯过程很可能影响下位机对手轮脉冲信号的计数而造成脉冲漏计，或影响上位机输出脉冲到执行部件而导致输出滞后或脉冲输出不连续引发电机振动等现象。但另一方而，如果采用单CPU的工作模式，势必对CPU的处理速度及计算能力提出更高的要求。结合手摇摇动手轮的实际工作情况，对于刻度分辨率是100脉冲／圈的手轮，止常工作情况下手动快速摇手轮一般为3~4圈／s，其对应的每个脉冲发生周期时间范围是2500~3300 us，假定系统的脉冲当量为0．001 mm，将手轮“倍率"选择到档位“×100"，把上述时间均分l00份，即让电机在这个时间周期里均匀输出100个脉冲，可以算得每个脉冲输出周期为25"---33 9s。通过实验验证，这个任务处理对于工作频率容许提升至33 MHz的AT89S52单片机而言是完全可以胜任的。 基于上述分析，确定设计方案为：首先测量出手轮在止常工作情况下的某些极端快速操作状态时手摇脉冲发生器发出的最短脉冲周期将该值存入单片机存储器。显然，在其他操作状态下的脉冲发生周期TInDm都要人于单片机以硬件叫J断的方式检测手摇脉冲发生器发出的每一个下降沿脉冲跳变信号，并立即将倍率所指定的脉冲个数输出到执行部件，这部分输出至电机驱动器的脉冲就均匀地安排在T时间内完成，从而可以确保经过T后的下一个脉冲到来之前已经完成了指定脉冲数量的输出，上述工作过程如图1所示。

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