矿用隔爆型变压器(基于DSP的矿用隔爆型电机速度检测技术研究)

从德州仪器1982-1983年推出的第一代TMS系列数字信号处理器(DSP)产品，到今天的TMS320C2000/5000/6000系列产品，德州仪器的数字信号处理器的处理速度在不断提高，结构更加合理，性能更加优越，而且数字信号处理器系统的开发环境也在不断改善。TMS320C2000系列数字信号处理器集成了微控制器和高性能数字信号处理器的特点，集成了闪存、事件管理器、增强型CAN模块、快速模数转换器、正交编码电路接口和多通道缓冲串口等。它具有强大的控制和信号处理能力，可以实现复杂的控制算法。在281x DSP上有两个事件管理器EVA和EVB，它们是数字电机控制中的重要外设，可以实现机电设备控制的各种功能。每个事件管理器包括一个定时器、一个比较器、一个脉宽调制逻辑电路、一个捕获单元正交编码脉冲电路和一个中断逻辑电路，省去了外部死区控制逻辑和外部速度/位置传感器逻辑，减少了中央处理器开销，提高了系统的可靠性。

第二，光电编码器光电编码器是利用光电转换原理将输出轴上的机械几何位移转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘被等分成几个矩形孔。在检测系统中，光电盘与被检测物体同轴，被检测物体以与代动光电盘相同的速度旋转。由发光二极管和其他电子元件组成的检测装置检测多个脉冲信号，通过计算光电编码器每秒输出的脉冲数，可以反映当前的电机速度。

另外，光电编码器提供相位差为90的两路信号，系统可以根据两路光码状态的变化来判断电机的转向。根据刻度方法和信号输出形式，光电编码器分为三种类型：增量式编码器、绝对式对编码器和混合式编码器。选用欧姆龙公司生产的E6B2-CWZ3E光电编码器作为矿用用隔爆型电机的速度和方向检测装置。该传感器利用光电转换原理，输出A、B、Z三相方波脉冲信号。a相和b相的两个信号相差90，用于检测电机的速度和方向。传感器的具体参数如表1所示。

3.数字信号处理器和编码器之间的接口电路数字信号处理器芯片的每个事件管理器模块都有一个QEP电路。当QEP电路启用时，数字信号处理器可以解码和计数对CAP1/QEP 1和CAP2/QEP 2对代表长荣)或CAP4/QE3和CAP5/QEP 4对代表EVB)上的正交编码脉冲。QEP电路可用于连接光电编码器，获取矿用用隔爆型电机的旋转方向和速度信息。

当QEP电路启用时，CAP1/CAP2和CAP4/CAP5引脚的捕获功能被禁用。QEP单元通过信号转换单元与安装在电机主轴上的增量式光电编码器相连。通过数字信号处理器对正交编码对脉冲信号进行解码和计数，通过中断程序实现对矿用隔爆型电机速度、方向等参数的计算和存储。光电编码器的输出信号为5V方波信号，而数字信号处理器能接收的最大电压为3.3V，因此有必要设计一个信号转换电路，将5V方波信号转换成数字信号处理器能接收的信号。5V方波信号由电容滤波器和快速光耦合器6N137隔离，然后由双电压比较器LM393转换成可由数字信号处理器接收的脉冲信号。LM393比较器的参考电压为1.8V。当输入电压大于比较器的参考电压时，比较器输出高电平。

5V稳压电源由输出电压可调的集成三端稳压器LM317转换，为比较器提供工作电源，比较器输出数字信号处理器可识别的脉冲信号，如信号转换电路如图1所示。四.结论

结合我国煤矿安全生产现状，将数字信号处理器和光电编码器有机结合，设计了用隔爆型煤矿电机转速检测系统。光电编码器通过信号转换电路传输到数字信号处理器的正交编码脉冲单元，数字信号处理器根据双脉冲序列和脉冲频率进行内部处理，得到电机的方向和速度。该检测系统结构简单、可靠性高、实时性好，能够实现矿井用隔爆型电机转速的实时检测，满足预期设计要求。