Design of DC Sampling System Based on TMS
摘要：本文詳細(xì)介紹了基于TMS320F2812的電流采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)直流電流信號(hào)產(chǎn)生特點(diǎn)和采集技術(shù)的基本要求，選用合適的電流傳感器TS2L5-NP，設(shè)計(jì)電壓變換電路，采用TMS320F2812型DSP的片上模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。并編寫(xiě)了濾波算法程序，對(duì)電流采樣值進(jìn)行濾波。實(shí)驗(yàn)表明，該方法可以提高信噪比，減小噪聲，擁有較高精度。
關(guān)鍵字：TMS320F2812；電流傳感器；電壓變換電路
Abstract: Design of DC sampling system based on TMS320F2812 was detailedly discussed. According to the special character of DC and basic need of collection technology, it had chosen the correct current sensor LTS25-NP, designed voltage conditioning circuit. The TMS320F2812 on-chip analog to digital converter module and filtering algorithm was adopted. Experiments showed that the designs can improve ratio of signal and noise, and detect the DC signal effectively.
Keywords: TMS320F2812, Current sensor, Voltage conditioning circuit
1 引言
直流電機(jī)的電樞電流信號(hào)與電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩成正比。電流閉環(huán)控制電流的大小可以改善系統(tǒng)的啟動(dòng)性能，使電機(jī)以能承受的最大電力啟動(dòng)，這樣啟動(dòng)時(shí)間短，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，最大限度的利用電機(jī)的過(guò)載能力。同時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)電流的大小又可以防止電流長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)電機(jī)課承受的最大電流，起到保護(hù)電機(jī)的目的。再次，在電機(jī)負(fù)載突然變化的時(shí)候，能夠迅速的檢測(cè)到負(fù)載的突增，同時(shí)控制其增大電流來(lái)減小其對(duì)系統(tǒng)性能的影響。當(dāng)電機(jī)用于機(jī)器人，導(dǎo)彈等需要高性能的情況下，要求其相應(yīng)性能達(dá)到較高水平時(shí)，更需要電流參數(shù)的采集。
本文介紹的電流采集系統(tǒng)應(yīng)用于Maxon直流伺服電機(jī)的電流采集，具體分為以下幾個(gè)部分：電極、放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換。
2 電流傳感器的選型
電流傳感器的選擇十分重要，應(yīng)該滿足體積小，功耗低，精度高的要求，才能用于嵌入式系統(tǒng)。在經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，對(duì)比了其他一些產(chǎn)品后，選擇了LEM公司的基于專用集成電路（ASIC）的電流傳感器芯片LTS25-NP，基于ASIC技術(shù)的閉環(huán)電流傳感器，已經(jīng)成為業(yè)界流行的電流隔離測(cè)量的最佳解決方案,并被廣泛的應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)器、UPS及電力電子行業(yè)上,使其成為是與電力電子行業(yè)發(fā)展與用戶的需求同步的產(chǎn)品。與其他產(chǎn)品的對(duì)比見(jiàn)圖1
LTS25-NP系列產(chǎn)品的目標(biāo)是找到電力電子的領(lǐng)域中隔離測(cè)量的良好方法。由于數(shù)字器件、處理器在電力電子領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，而這些器件都是單端5V供電的，LTSR也是單端5V供電。
對(duì)電流產(chǎn)感器的測(cè)試主要是對(duì)其精度的測(cè)試。使用的電流源為固緯公司的GPS-3030直流電源輸出器，能提供最大3A的電流。利用matlab曲線擬合函數(shù)，將數(shù)據(jù)擬合為一條直線，為實(shí)測(cè)結(jié)果和擬合結(jié)果，其中曲線為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的連線，直線為使用一次曲線擬合命令算出的擬合曲線。
擬合得到的曲線的方程為：Uout = 0.0578Iin + 1.5046 （1）
非常接近理想的曲線方程：Uout = 0.06 Iin + 1.5 （2）
