Motionchip是一种功用优异的专用运动操控芯片，扩展简单，运用便利。本文依据该芯片规划了一款可用于直流有刷/无刷伺服电机的智能伺服驱动器，并将该驱动器运用到加氢反应器超声检测成像体系中，上位机通过485总线别离操控直流有刷电机和无刷电机，取得了很好的操控作用，满意了该体系的高精度要求。
在传统的电机伺服操控设备中，一般选用一个或多个单片机作为伺服操控的中心处理器。因为这种伺服操控器外围电路杂乱，核算速度慢，然后导致操控作用不抱负。近年来，许多新的电机操控算法被研讨并运用于电机操控体系中，如矢量操控、直接转矩操控等。跟着这些操控算法的日益杂乱，有必要具有高速运算才干的处理器才干完成实时核算和操控。为了习惯这种需求，国外许多公司开发了操控电机专用的高档单片机和数字信号处理器（DSP）。现在，一般运用的伺服操控器的操控中心部分大都由DSP和大规模可编程逻辑器件组成，这种计划能够依据不同需求，灵敏的规划出功用很好的专用伺服操控器，可是一般研发周期都比较长。
MotionChip的特色
MotionChip是瑞士Technosoft公司开发的一种高功用且易于运用的电机运动操控芯片，它是依据TMS320C240的DSP，外围设置了许多电机伺服操控专用的可编程装备管脚。TMS320C240是美国TI公司推出的电机操控专用16位定点数字信号处理器，其具有高速的运算才干和专为电机操控规划的外围接口电路。MotionChip很好的运用了该DSP的长处，并集成多种电机操控算法于一身，以简化用户规划难度为意图，规划成为一种新颖的电机专用操控芯片。MotionChip有着集成悉数必要的装备功用在一块芯片的长处，它是一种为各种电机类型进行快速和低投入规划全数字、智能驱动器的抱负中心处理器。具有如下特色：
·可用于操控5种电机类型：直流有刷/无刷电机、沟通永磁同步电机、沟通感应电机和步进电机，且易于嵌入到用户的硬件结构中；
·能够挑选独立或主从方法作业，并可依据需求，设置成通过网络接口进行多伺服操控器协同作业；
·全数字操控环的完成，包含电流/转矩操控环、速度操控环、方位操控环；
·可完成各种指令结构：开环、转矩、速度、方位或外环操控，步进电机的微步进操控，并可完成操控结构的装备，其间包含沟通矢量操控；
·能够装备运用各种运动和维护传感器（方位、速度、电流、转矩、电压、温度等）；
·运用各种通讯接口，能够完成RS232/RS485通讯、CAN总线通讯；
·依据Windows95/98/2000/ME/NT/XP渠道，强壮功用的IPM Motion Studio 高档图形编程调试软件：可通过RS232快速设置，调整各参数与编程运动操控程序。其功用强壮的运动言语包含：34种运动形式、判定、函数调用，事情驱动运动操控、中止。因而便于开发和运用。
·能够通过动态链接库TMLlib，运用VC/VB完成PC机操控；也能够与Labview和PLC无缝衔接，通过动态链接库，用户能够在上层开发电机的操控程序，研讨操控战略。
运动操控体系规划
本文是以MotionChip为操控器中心，直流无刷电机/有刷电机/永磁同步电机为操控目标进行伺服驱动器规划。规划目标为：习惯12— 36V宽规模直流母线电压输入，工业规范5V逻辑电源输入，最大输出电流3A，峰值电流6A。在进行伺服操控器规划之前，依据MotionChip的特色和伺服电机的特性进行整体功用规划如下：
·选用方位环、速度环、电流环的三环结构；三环都选用PID调节器；电机参数设置选用核算机辅佐核算和工程整定相结合的方法；
·具有通用伺服操控器接口，并可运用供给的人机接口进行独立参数设置，有网络通讯接口进行独立参数设置，有网络通讯接口便利外部监督和操控。
伺服体系的整体体系结构能够分为：MotionChip最小体系、驱动电路、电流反应检测、外部操控接口、通讯接口等，如图1所示。伺服驱动器的硬件结构分为2个首要部分：驱动电路部分：首要包含逆变桥、前置驱动、电流检测；
操控电路部分：包含反应检测、外部操控接口、通讯接口、MotionChip最小体系。
操控体系规划
在MotionChip的根本体系中，选用美国 Xicor公司的SPI串行EEPROM：X25650来存储TML运动指令。该EEPROM的存储容量为8K×8bit，最大时钟频率可达5MHz。因为在MotionChip正常运转时指令拜访时刻21ns，所以为了使程序高速有用的运转，增加了2片32可×8bit的静态RAM：ASC256-12JC，该SRAM的存取时刻为12ns，所以MotionChip对该芯片的存取时刻为12ns，所以MotionChip对该芯片的存取数据时不需求刺进等候状况。而且该 SRAM具有较低的活泼功耗，在待机状况时可主动进入愈加低功耗的节能状况。MotionChip芯片自身供给了电机操控专用的接口，包含6路PWM信号，在运用中能够装备作为三相电机逆变桥的驱动信号。当维护中止PDPINT有用或电机使能信号ENABLE无效时，6路PWM信号当即进入高阻状况，使逆变桥悉数到，电机停转。别的，MotionChip为每个PWM输出对供给了可编程死区时刻设置（0—102μs），所以不需求外部的死区逻辑电路。码盘反应信号接口有ENCA，ENCB，ENCZ，其间ENCA和ENCB是相位差90°的脉冲信号，ENCZ是码盘清零信号。MotionChip能够对ENCZ和ENCB信号进行四倍频和辨向，然后送入增量计数器计数发生电机的方位信号，码盘清零信号ENCZ可对计数差错进行批改。电机霍尔反应信号 HALL1，HALL2，HALL3，是为直流无刷电机/永磁同步电机进行定位磁极规划的。其它重要引脚如DIR、PULSE直接作为电机脉冲指令的输入接口。LSP，LSN可用来扩展作为运动体系左、右限位事情的捕捉输入。MotionChip有2个10位的A/D转换器，每个都内建了采样坚持电路，最快采样速率可达10kHz。模仿信号的输入规模通过MotionChip参阅电平输入管脚VREFLO和VREFHI确认。MotionChip能够作业在独立运转和检测引脚AUTORUN进行方法挑选的，该引脚接高电平，MotionChip作业在隶属方法，接低电平作业在独立运转方法。在独立方法的作业条件下，MotionChip上电后，选检测到AUTORUN的低电平，进入独立运转方法；然后主动从SPI串行EEPROM中的开端履行TML程序。
驱动体系规划
电机的驱动首要包含2个环节：电机PWM驱动电路和电流检测。
电机的PWM驱动电路如图2所示。本电路中，无刷直流电机选用全桥驱动，这样能够运用电机作业于四象限（正向驱动、制动及反向驱动、制动）。驱动一个无刷直流电机需求6路PWM信号，而MotionChip的每个事情办理模块（EV）中3个带可编程死区操控的比较单元能够发生独立的3对共6路PWM信号。所以在电路中，直接选用事情办理模块B（EVB）中的比较单元来发生6路所需求的PWM信号，其输出引脚为PWM7~PWM12，其间 PWM7~PWM9输出设为驱动MOSFET功率管桥路的上半桥，PWM10~PWM12输出驱动下半桥。DSP输出的这两种3路PWM信号通过IR2102前置扩大后别离驱动MOSFET功率管桥路的上半桥（Q1，Q3，Q5）和下半桥（Q2，Q4，Q6）进行电机的驱动。
电流检测
电机电流检测电路可供给重要的反应信息，将该信息与来自主控DSP的操控信号相结合，能够操控MOSFET或IGBT的栅极驱动芯片并终究调整电机速度。假如要完成过流维护，还必需进行电流监控，不过关于低端使用而言，传统的过流维护却显得过于贵重。电流采样的计划是在逆变桥的下桥臂串一0.027Ω采样电阻如图3（a），采样电流规模为0~6.22A，采样后的电压扩大倍数为14.63倍，扩大电路如图3（b），并经2.5V电压抬升输入DSP，所以输入DSP的电流模仿电压量为：
UAD=2.5+I×0.027×14.63。
MotionChip AD口的模仿量输入电压为0~5V，所以电流采样经量化的值为：
使用
加氢反应器超声检测成像体系是一套适用于现场检测的加氢反应器堆焊层剥离超声检测成像体系，完成加氢反应器堆焊层层间剥离的在役半主动超声扫查，检测数据的主动存储、剖析与评判，一起该体系对不同直径的加氢反应器有必定的适用性。
