基于CAN总线的旋转编码器采集模块设计.pdfVIP

学兔兔 第3期(总第172期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2012年 6月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MATI()N Jun． 文章编号：1672—6413(2012)03—0058—03 基于CAN总线的旋转编码器采集模块设计 徐 婉，夏路易 (太原理工大学 信息工程学院，山西 太原 030024) 摘要：旋转编码器在现代测量与控制系统中有非常广泛的应用。针对工业现场应用环境，给出了一种旋转编 码嚣采集模块的设计方法，现场控制系统可通过CAN总线与该模块进行通讯，以完成相应的测量与控制任 务。首先对旋转编码器以及CAN总线的工作原理进行了简要的介绍，然后给出了详细的硬件电路，最后介 绍了软件总体设计方案，并给出了相应的软件流程图。 关键词：CAN总线；旋转编码器；LPC1768；采集模块 中图分类号：TN762 文献标识码：A 0 引言 增量编码器包括码盘、发光元件、接收元件和信号 随着工业生产自动化水平的提高，各种传感器的 处理部分。当轴旋转时带动码盘旋转，这样刻线处透 应用也越来越多[1]。旋转编码器作为速度和位移反馈 光，间隔处不透光，透过的光被接收元件接收并输入到 的传感器，主要应用于数控机床、高精度的闭环调速系 信号处理部分，产生脉冲信号输出，输出信号一般包括 统、伺服电动机[2]、异步电动机、步进电动机、电梯曳引 A、B两相(相位差 90。)，有些编码器每转一圈还会输 机、电梯门机乃至机械轴等需要对运动速度和位移信 出一个零位脉冲Z，作为机械参考零位。当主轴以顺 息反馈的自动化控制场合，以保证机械的高精度稳定 时针方向旋转时，A通道信号位于B通道之前；当主 运转，进而提高生产效率和保障安全运营。 轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后，从 本文针对旋转编码器在工业现场中的应用，基于 而可以由此判断主轴是正转还是反转。 LPC1768硬件平台，设计出一种旋转编码器采集模块， 2 CAN总线 该模块内部具有高精度分析、整形、解码电路，可同时对 CAN总线(Controller Area Network)，即控制器 2路编码器输入信号进行分析、解码。经过处理的旋转 局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN 信号通过高性能处理器进行采集及数字滤波。旋转编 总线最初是德国Bosch公司于1983年为汽车应用而 码器同时还对2路编码器信号进行角速度计算，最终模 开发的，它是一种能有效支持分布式控制和实时控制 块通过CAN总线将采集到的旋转位置值以及角速度值 的串行通讯网络，属于现场总线(Field Bus)的范畴L4]。 发送到DPu(分散处理单元)，以供工业现场使用。 随着CAN总线的不断完善和发展，它目前已被国际 1 旋转编码器 化标准组织采纳为国际标准。 旋转编码器是一种测量转动部件运动情况的传感 CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本 器，是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号 设计规范要求有较高的位速率和高抗干扰性，而且能 进行处理后检测位置、速度等的传感器。所谓编码，其 够检测出产生的任何错误。信号传输距离达到10 km 实就是将旋转