Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Содержание ChipNews

2003: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
2002: 
1, 5, 6, 7, 8, 9
2001: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
2000: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
1999: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

А. Балковой, Г. Сливинская, Г. Тяпкин

Система управления линейным прецизионным электроприводом на базе сигнального процессора. Часть 2

В [1] был описан системный подход к проектированию опытного образца блока управления линейным прецизионным электроприводом. В данном материале рассмотрены вопросы конструирования, защиты от помех и схемотехники отдельных узлов этого блока.

Блок управления Servo2 предназначен для управления четырьмя осями прецизионного электропривода. С помощью блока можно управлять двухфазными синхронными и шаговыми двигателями, а также машинами постоянного тока. Возможно использование как линейных, так и поворотных двигателей. Для реализации замкнутого по пути режима к блоку подключаются аналоговые инкрементальные датчики положения. Управление блоком осуществляется по стандартному интерфейсу RS232 от PC-совместимого компьютера с минимальными системными требованиями.

Характеристики блока управления Servo2 приведены в таблице. На рис. 1 представлена структурная схема блока. Он содержит быстродействующий DSP, ЦАП и АЦП, силовую электронику - инверторы тока, импульсный источник приборного питания и источник силового питания.

Рисунок 1. Структурная схема блока Servo2

Структурная схема блока Servo2.

Проектирование блока потребовало решения вопросов, возникающих, как правило, при разработке любого сложного цифро-аналогового устройства:

  • выбор конструкции блока;
  • компоновка по составу и количеству модулей;
  • защита связей внутри и снаружи блока от помех;
  • номенклатура покупных модулей;
  • схемотехника модулей собственной разработки.

Ниже рассмотрены решения этих вопросов применительно к основным узлам блока.

Конструкция блока Servo2

Блок выполнен в стандартном электротехническом конструктиве размером 400x300x250 мм. Его можно устанавливать на вертикальной или горизонтальной поверхности (рис. 2). Элементы блока (за исключением внешних разъ╦мов) закреплены на монтажной панели. Такая конструкция позволяет быстро монтировать блок, а также упрощает его обслуживание и ремонт. В основу конструкции положен принцип свободного монтажа по типу системных блоков ПЭВМ. Такая концепция имеет ряд преимуществ, по сравнению с кассетной конструкцией (типа Евромеханики):

  • относительная дешевизна и доступность;
  • отсутствие ж╦стких ограничений к формату модулей и связей;
  • удобство доступа к отдельным модулям;
  • возможность изменения габаритов, в зависимости от состава блока;
  • возможность гибко менять компоновку блока.

Рисунок 2. Вид блока Servo2 с открытой крышкой

Вид блока Servo2 с открытой крышкой.

Блок питания

Блок питания состоит из источника приборного питания (CPS2) и источника силового питания (DPS2). Рынок предлагает сейчас большое количество приборных источников как зарубежных фирм, так и отечественных производителей. В блоке Servo2 использован импульсный источник фирмы ARTESYN NLP65, оптимальный по параметрам и цене. Для силового питания можно использовать дорогой мощный импульсный источник, дополненный цепью при╦ма рекуперируемой из приводов энергии, или построить деш╦вый трансформаторный выпрямитель с большим ╦мкостным фильтром на выходе, что увеличивает массу изделия. Из двух вариантов выбран второй с дополнением выпрямителя необходимыми блокировками, а также элементами защиты и индикации.

Разводка питания в блоке определяет общий фон помех. В Servo2 реализован традиционный подход: трансформатор питания и силовые блоки располагаются как можно дальше от аналоговых модулей. Провода питания и заземления разведены по принципу звезды с объединением в одной точке на модуле силового питания. Все питающие провода выполнены витыми парами для снижения индуктивных помех.

Модуль DSP

В качестве вычислительного ядра в блоке Servo2 используется отладочная плата EZ-KIT LITE с процессором ADSP21061. Состав платы: микросхема DSP, интерфейс RS232, микросхема памяти программ, стереокодек с усилителем и автономный стабилизатор питания - с избытком обеспечивает набор устройств, образующих контроллер электропривода. Удобно размещение микросхемы памяти программ в разъ╦ме, что позволяет доработать штатную программу монитора. Наличие на плате EZ-KIT LITE интерфейса JTAG для подключения аппаратного эмулятора и возможность дублирования штатных кнопок сброса и прерывания выносными кнопками облегчает применение платы при разработке блока управления электроприводом. На разъ╦мы по периметру платы EZ-KIT LITE выведены все сигналы DSP, что упрощает сопряжение с интерфейсной платой аналоговых и цифровых сигналов (модулем ввода/вывода IO2).

Модуль ввода/вывода (IO2)

Из рис. 1 видно, что на плате IO2 размещены все периферийные элементы блока Servo2. Функционально модуль можно разделить на четыре части:

  • канал АЦП сигналов датчиков положения;
  • канал ЦАП заданий токов в инверторах;
  • цифровой интерфейс с DSP;
  • порт ввода/вывода дискретных сигналов.

Канал АЦП сигналов датчиков положения

В [1] рассмотрены критерии выбора АЦП по быстродействию и разрядности. Конкретная микросхема AD7864, в соответствии с этими критериям, была применена с уч╦том:

  • удобного интерфейса с DSP (не нужна дополнительная управляющая логика), встроенного формирователя опорных напряжений и однополярного питания;
  • наличия нескольких модификаций по уровням входных сигналов и разрядности, что позволяет гибко менять параметры принимаемых и выдаваемых сигналов без изменения входных усилителей и использования внешних элементов.

Особого внимания потребовала схемотехника входного дифференциального усилителя и связанная с ней процедура обработки сигналов датчиков положения. В системе Servo2 используется аналоговый инкрементальный энкодер фирмы RENISHAW. Внешний вид датчика и форма выходных сигналов показаны на рис. 3.

Рисунок 3. Оптический аналоговый инкрементальный энкодер: а) внешний вид; б) форма выходных сигналов

Оптический аналоговый инкрементальный энкодер: а) внешний вид; б) форма выходных сигналов.

Производитель гарантирует точностные характеристики датчика при использовании штатного кабеля с двойным экранированием и согласованием волнового сопротивления. Однако это схемотехническое решение не обеспечивает симметрию прямых и инверсных синусно-косинусных (каналы А; -A и В; -B) сигналов датчика. Сигналы энкодера имеют систематические ошибки (различие амплитуд сигналов по каналам, смещения нуля каналов, неквадратурность смежных каналов), вызванные перекосом измерительной головки относительно растровой шкалы и пульсацией воздушной опоры двигателя.

Указанные погрешности устраняются программной обработкой в DSP, поэтому в качестве дифференциального усилителя можно использовать недорогую микросхему SSM2141 фирмы ANALOG DEVICES с фиксированным усилением для аудио-применения. Основное е╦ достоинство - интегрированные прецизионные сопротивления. Благодаря этому удалось компактно разместить на плате многоканальный дифференциальный каскад с хорошими характеристиками подавления синфазного сигнала и минимальным влиянием одного канала на другой.

Коррекция сигналов датчика осуществляется в DSP специальной программой, анализирующей вид фигуры Лиссажу для каналов 2Ad и 2Вd (рис. 1) и синтезирующей 4 параметра коррекции:

  • смещение нуля канала2Ad;
  • смещение нуля канала 2Вd;
  • отношение амплитуд каналов2Adи 2Вd;
  • разность фаз каналов2Adи 2Вd.

Сигналы каналов 2Ad и 2Вd после коррекции подвергаются арктангенсному преобразованию для получения информации о положении. На рис. 4 приведены фигуры Лиссажу для каналов 2Ad и 2Вd до и после коррекции. Сопутствующие помехи в младших разрядах в виде белого шума мало влияют на качество регулирования, так как фильтруются программой наблюдателя.

Рисунок 4. Фигуры Лиссажу сигналов энкодера до программной коррекции (а) и после (б)

Фигуры Лиссажу сигналов энкодера до программной коррекции (а) и после (б).

Канал ЦАП формирует задания токов в инверторы. В модуле IO2 установлены 2 микросхемы DAC8412 фирмы ANALOG DEVICES, которые выдают восемь сигналов с уровнем ±10 В. Микросхемы достаточно просты в подключении, но требуют внешних опорных напряжений. В описании микросхем рекомендуются дорогостоящие двухполярные источники опорного напряжения, хотя широко известна деш╦вая схема из однополярного источника и инвертора. В модуле IO2 использовано именно такое решение на популярной микросхеме REF-01 и инвертирующем усилителе на той же SSM2141.

Цифровой интерфейс с DSP включает в себя стандартный набор из шинных формирователей данных и адреса, а также логики сигналов управления. В этой части схемы не использованы популярные сейчас ПЛИС. Это объясняется тем, что поступающие на плату IO2 сигналы ADSP21061 не буферированы, и дальнейшая их трансляция по модулю IO2 недопустима. Поэтому шинные формирователи и дискретная логика на модуле IO2 расположены непосредственно у разъ╦мов, что при использовании ПЛИС было бы невозможно.

Силовые входы/выходы для технологических целей на IO2 реализованы в формате стандартных модулей с гальванической развязкой. Такие модули УСО выпускаются фирмами GRAYHILL, MATSUSHITA, OPTO22 и ПРОТОН. Все они имеют стандартную конструкцию и электрические параметры.

Следует отметить, что качество разводки земляных и питающих проводников на модуле IO2 имеет первостепенное значение. Разделение цифровой и аналоговой земель, наличие фильтров по питанию для высоких и низких частот с использованием танталовых конденсаторов обязательно. Важна также топология сигнальных проводников, которые должны иметь минимальные ╦мкость и индуктивность. Все эти требования удовлетворяются с помощью современной элементной базы в миниатюрных корпусах. Модуль IO2 реализован с применением SMD-компонентов на двухслойной печатной плате.

Модуль инвертора тока (IM2)

Функциональная схема и расч╦т электрических параметров инвертора тока IM2 описаны в [1]. Здесь рассмотрена специфика проектирования этого модуля и его конструкция. Силовая часть модуля состоит из двух полных мостовых инверторов на полевых транзисторах IRF640, управляемых драйверами IR2132. Конструкция инвертора одноплатная. Все SMD-компоненты регулятора, ШИМ и драйверы ключей расположены с одной стороны платы, а силовые ключи на радиаторе и компоненты в стандартных корпусах - с другой.

Помимо уч╦та рекомендаций по применению фирмы IR, при проектировании инвертора реализовано следующее:

  • цепи питания каждого драйвера разведены отдельно для уменьшения взаимного влияния мостов;
  • питание драйвера развязано от аналогового питания +15 В с помощью диода;
  • тщательно подобраны резисторы в затворах транзисторов и шунты (диоды Шоттки) для уменьшения влияния индуктивности и ╦мкости проводников;
  • возможна установка одного шунта в общем силовом проводе обоих мостов для цепей защиты драйвера и объединение сигналов ITRIP по схеме или;
  • правильно выбран конденсатор в цепи зарядового насоса драйвера IR2132;
  • оптимально расположены силовые компоненты на плате с уч╦том взаимного влияния сильноточных цепей разных фаз инвертора.

Схема регулятора и ШИМ расположена на одной плате с силовой и не имеет с ней гальванической развязки. Такая конструкция требует тщательного проектирования топологии модуля, так как помехи из силовой части по общим цепям земли и питания могут сбивать работу ШИМ. В ШИМ тщательно нужно отнестись к выбору элементов генератора пилы. Линейность генератора пилы определяет качество регулирования тока. В регуляторе тока необходимо использовать быстродействующий операционный усилитель со скоростью нарастания сигнала не менее 40 В/мкс. В инверторе IM2 генератор настроен на частоту 40 кГц и построен на микросхеме TL082, а в регуляторе тока используется операционный усилитель LM318.

Заложенные в конструкцию прототипа блока управления схемотехнические и конструктивные решения показали высокую над╦жность и помехозащищ╦нность. При тиражировании малой серии блока Servo2 запланировано конструирование и изготовление собственной платы DSP с незначительными доработками прототипа EZ-KIT LITE. Блоки предназначены для комплектации прецизионных лазерных технологических установок с тр╦хосевым электроприводом на базе линейных шаговых двигателей.

Таблица. Характеристики блока управления Servo2

Устройство Характеристика
Питание
Вход 220 В / 50√60 Гц
Источник силового питания DPS2 80 В / 8 A
Источник приборного питания CPS2 5 В / 7 A, +15 В / 2,2 A, -15 В / 0,65
Инвертор IM2-80-6
Число инверторов A
Максимальный постоянный ток 1...4 (в зависимости от числа осей)
Минимальная индуктивность нагрузки ±6 A
Частота ШИМ 1 мГн
Защита от КЗ 60 кГц
Защита от снижения напряжения питания +
Задание тока +
Монитор тока ±10 В / ±6 A
Вход запрета (INHIBIT) 1 В/A
Выход аварии (FAULT)-OK 0...1,5 В
Модуль DSP
Процессор 75 Ом
Период квантования при управлении 1 осью ADSP21061
Период квантования при управлении 4 осями 25 мкс
60 мкс
Режимы управления Разомкнутый с управлением по модели
Замкнутый с управлением по модели, регулятором состояния, наблюдателем и компенсацией нелинейностей
Модуль ввода/вывода IO2
Интерфейс верхнего уровня RS232
Аналоговый вход (энкодер) 8 каналов / 12 бит / 6 мкс
Аналоговый выход (инвертор) 8 каналов / 12 бит / 6 мкс
Дискретный вход: TTL 12 каналов
пользовательский 4 канала / 10 мА / изолированный
Дискретный выход: TTL 4 канала

Литература

  1. Балковой А., Сливинская Г., Цаценкин В. Система управления линейным прецизионным электроприводом на базе сигнального процессора // Chip News ╧ 9. С. 22√26.





Борис Кулагин пишет...

В июне 1987 года в журнале "Электричество" (№6)вышла моя статья "Двухкоординатный линейный шаговый электропривод с самокорректирующейся измерительной системой для устройств вода-вывода фотоизображений". В этой статье дается подробное описание амплитудно-фазового корректора для датчика перемешений, а также приводятся "фигуры Лиссажу", описывающие коррекцию сигналов датчика по "амплитудному, квадратурному и фазовому" каналам.
Поэтому вызывает большую радость, что эти идеи через 25 лет нашли своих продолжателей....

01/05/2012 16:16:45



Ваш комментарий к статье
Система управления линейным прецизионным электроприводом на базе сигнального процессора. Часть 2. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>