基于fpga电机动态扭矩测量方法研究

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1、第23卷第10期传感技术学报Vo1．23No．102010年10月CH1NESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOct．2010ResearchonMeasurementMethodofDynamicTorqueontheMotorBasedonFPGAHOUPeiguo，ZHOUZhishuang(HebeiKeyLaboratoryofMeasurementTechnologyandInstrumentation，YanshanUniversity，QinhuandaoHebe

2、i066004，China)Abstract：Toimprovesensitivityandanti-interferenceabilityofphotoelectrictorquemeasurementsystem，anewmethodfortorquemeasurementbasedonfieldprogrammablegatearray(FPGA)andthemulti—statecomparisonisde—signed，inwhichtorqueismeasuredthroughrotation

3、anglemeasurementfunctionofmulti-codechannelphotoelectriceneoder．Multi—channelsignalcharacteristicsofthemulti—codeehanneleneoderoutputandmethodsofstatesub—divi—sionareintroduced，andtheprincipleoftorquemeasurementisanalyzed．Inhardware，FPGAisusedtorealizelog

4、iccontrolanddatacountingandlatching，thenthesystemcircuitissimplified．Thecountandstatussignalaresenttothehostcomputerforprocessinganddisplayinordertorealizereal—timeanalysisoftorquevibrationsignals．TheEx—perimentalresultsshowedthemethodcanbeusedtodynamicto

5、rquemeasurementsystemoflarge—scalemachinery．Keywords：photoelectriceneoder；multiplecode—trackstechnology；sub-divisionoftherelativerotationangle；FP*GA；VHDLEEACC：8300doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．10．031基于FPGA的电机动态扭矩测量方法研究侯培国，周志爽(燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室，河北秦

6、皇岛066004)摘要：为了提高光电式扭矩测量系统的灵敏度和系统的抗干扰的能力，设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和多路状态比较的扭矩测量系统，利用光电式多码道编码盘的旋转角测量功能进行扭矩测量。介绍了多码道码盘输出的多路信号的特征和状态细分的方法，并分析了扭矩测量的原理。硬件上采用FPGA来实现逻辑控制和数据的计数、锁存，简化了系统电路。并且把计数和状态信号传输到上位机进行处理显示，以便实时分析扭矩信号的振动。试验结果验证了该方案可应用于大型机械的动态扭矩测量系统。关键词：光电编码盘；多码道技术

7、；相对转角细分；FPGA；VHDL中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)10—1519—04在机械传动系统中，扭矩是反映生产设备系统逐步成为了复杂数字硬件电路设计的理想首选3J。性能最典型的机械量之一。目前扭矩传感器发展倾FPGA的集成度很高，可完成极其复杂的时序和组向于非接触式、微型化和智能化。采用光学方法测合逻辑电路功能，适用于高速高密度的高端数字逻量扭矩在原理上具有较大优势，完全符合未来的发辑电路设计领域。采用FPGA设计的信号采集处理展趋势，具有不介入、非

8、接触、抗电磁干扰以及信号电路，可以克服由电路板、单片机等方法实现系统时易于处理等优点¨-2]。存在的缺点，可根据不同系统的要求，实现不同的功对光学器件输出的信号进行处理时，一般先把能。本文采用FPGA设计了多路信号采集模块以光信号转换成弱电信号，再采用门级电路和单片机及与上位机进行实时通讯的数据输出模块，并对其结合来处理弱电信号。由于使用门级电路和单片机中各个模块进行了仿真。的方法编译复杂、电路板庞大，而且响应其它事件的l测量