CN104483501A - 一种基于can总线的磁电式电动机转速测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，包括单片机，单片机外部扩展有RAM和EPROM，单片机外部连接有看门狗电路，单片机外围电路以磁电传感器为始端连接信号处理电路，信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较电路，信号处理电路的输出端连接有光电隔离器A，光电隔离器的输出端连接单片机的INT0输入引脚，单片机的输出端连接通讯控制器，通讯控制器的输出端连接光电隔离器B，光电隔离器的输出端连接CAN总线收发器A，CAN总线收发器A通过CAN总线连接CAN总线收发器B，CAN总线收发器可工作于高速方式和斜率方式，CAN总线收发器B的输出端连接显示输出系统。

Description

一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统

技术领域

本发明属于电磁工程领域，具体涉及一种电动机转速传感器，尤其涉及一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统。

背景技术

随着电动机市场飞速发展，先进的分时域控制和交互式控制技术对转速测试工作提出了更高的要求。目前，国内通用的电动机转速传感器主要有机械式、磁感应式、非接触射频等测量方式，存在可靠性差、能耗较大、电动机输出负荷不稳定等具体问题，特别是在对大扭矩低转速和微型电动机检测方面，检测效果相对更低，急需一种新的转速传感器对电动机转速进行精确测试。

现有类型电动机转速传感器主要存在问题：

(1)机械式：模具适应性不强，特殊电机需要订做测试模具，单个测试时间长、成本较高。

(2)磁感应式：测量数据受表盘、数组制造工艺限制，对低速、超高速电机测量效果较差。

(3)非接触射频式：需要在电动机转子增加射频组件，生产成本高，电动机转子物理强度降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种抗干扰能力强、运用稳定、测试精确的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统。

本发明的目的是这样实现的：一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，包括单片机，所述单片机外部扩展有RAM和EPROM，所述单片机外部连接有看门狗电路，所述单片机外围电路以磁电传感器为始端连接信号处理电路，所述信号处理电路的输出端连接有光电隔离器A，所述光电隔离器的输出端连接单片机的INT0输入引脚，所述单片机的输出端连接通讯控制器，所述通讯控制器的输出端连接光电隔离器B，所述光电隔离器的输出端连接CAN总线收发器A，所述CAN总线收发器A通过CAN总线连接CAN总线收发器B，所述CAN总线收发器B的输出端连接显示输出系统。

所述单片机采用80C31单片机、通信控制器为SJA1000通信控制器。

所述CAN总线收发器A和CAN总线收发器B均采用82C250CAN总线收发器。

所述SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。

所述的82C250CAN总线收发器可工作于高速方式和斜率方式。

所述信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较电路。

所述限幅电路将词典传感器输出信号正半周期的幅值限制在5V以下，负半周期使其输出为-0.6V。

所述滤波电路设计为带有反馈的有源低通滤波器。

所述比较电路中设置一定比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。

本发明所产生的有益效果是：信号处理电路中滤波电路设计成带反馈的有源低通滤波器，其截至频率可达2075Hz。

在本设计中传感器与CAN总线的接口以CAN控制器SJA1000为核心，通过82C250实现传感器与物理总线的接口。CAN总线物理层和数据连路层的所有功能由通信控制器SJA1000来完成。它具有BasicCAN(82C200兼容模式)和PeliCAN(扩展特性)两种工作模式，采用多结构，具有与各种类型的微处理器相连接的接口。SJA100的引脚功能和电器特性与82C200完全兼容，较82C200具有更强的错误诊断和处理功能。它具有编程时钟输出，可编程的传输速率(最高达1Mbps)，可编程的输出驱动器组态，可组态的总线接口，用识别码信息定义总线访问优先权。通信控制器使用方便、价格便宜、工作环境温度范围(-40～125℃)，特别适合于野外及工业环境使用。

82C250作为CAN总线控制器和物理总线间的接口，提供对CAN控制器的差动接收功能和对总线的差动发送能力，完全与ISO11898标准兼容，具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰性能，内部的限流电路具有电路短路时对传送输出级进行保护的功能。芯片的特色是通过对Rs(8号)引脚输入电平的设计，可工作于高速方式和斜率方式两种工作方式。

80C31的输入和输出端均采用光电隔离器进行光电隔离，同时采用看门狗电路进行超时复位确保了系统可靠工作。

通过总线接口电路实现传感器和节点间的数据、控制指令和状态信息的传送。使用总线接口容易形成总线式网格的转速显示系统局域网拓扑结构。具有结构简单、成本低、可靠性高等特点。

附图说明

图1为本发明的硬件结构框图。

图2为本发明的信号处理电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例进一步说明。

实施例1

如图1-2所示，一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，包括单片机，所述单片机外部扩展有RAM和EPROM，所述单片机外部连接有看门狗电路，所述单片机外围电路以磁电传感器为始端连接信号处理电路，所述信号处理电路的输出端连接有光电隔离器A，所述光电隔离器的输出端连接单片机的INT0输入引脚，所述单片机的输出端连接通讯控制器，所述通讯控制器的输出端连接光电隔离器B，所述光电隔离器的输出端连接CAN总线收发器A，所述CAN总线收发器A通过CAN总线连接CAN总线收发器B，所述CAN总线收发器B的输出端连接显示输出系统。

所述单片机采用80C31单片机、通信控制器为SJA1000通信控制器。

所述CAN总线收发器A和CAN总线收发器B均采用82C250CAN总线收发器。

所述SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。

所述的82C250CAN总线收发器工作于高速方式。

所述信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较电路。

所述限幅电路将词典传感器输出信号正半周期的幅值限制在5V以下，负半周期使其输出为-0.6V。

所述滤波电路设计为带有反馈的有源低通滤波器。

所述比较电路中设置一定比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。

本发明在使用时：以80C31单片机为核心，外部扩展RAM和EPROM。外围电路有信号处理电路、总线控制及总线通信电路。磁电传感器产生信号经滤波、整形、光电隔离后，送进80C31的/INT0输入引脚。SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。在转速传感器的设计过程中，充分考虑其抗干扰和稳定性，单片机的输入/输出端均采用光电隔离，同时用看门狗定时器(MAX813)进行超时复位，以确保系统可靠工作。其中根据磁电传感器信号特性，处理电路由限幅电路、滤波电路和比较整形电路组成，限幅电路将磁电传感器输出信号正半周的幅值限制在5V以下，负半周使其输出为-0.6V。滤波电路设计成带反馈的有源低通滤波器，其截止频率可达2075Hz，选Q＝0.707。比较整形电路中设置一定的比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。LM311N输出方波幅值为10V的幅值，经R5，R6分压后得幅值为5V的方波信号送光电隔离器。SJA1000为核心，通过82C250实现传感器与物理总线的接口，CAN总线物理层和数据连路层的所有功能由通信控制器SJA1000来完成。它具有BasicCAN(82C200兼容模式)和PeliCAN(扩展特性)2种工作模式，采用多主结构，具有与各种类型的微处理器相连地接口，SJA1000的引脚功能和电器特性与82C200完全兼容，较82C200具有更强的错误诊断和处理功能。它具有编程时钟输出，可编程的传输速率(最高达1Mbps)，可编程的输出驱动器组态，可组态的总线接口，用识别码信息定义总线访问优先权。控制器使用方便、价格便宜、工作环境温度范围(-40～125℃)，特别适合于野外及工业环境使用。82C250作为CAN总线控制器和物理总线间的接口，提供对CAN控制器的差动接收功能和对总线的差动发送能力，完全与ISO11898标准兼容，具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰性能，内部的限流电路具有电路短路时对传送输出级进行保护的功能。芯片以高速方式工作，发送输出晶体管尽可能快的简单地开和关，不测量限制上升和下降的斜率，用屏蔽电缆来避免射频干扰。总的本发明具有转速识别低值低、测量准确度高、实用性和抗干扰性强、工作可靠的优点。

实施例2

如图1和2所示，一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，包括单片机，所述单片机外部扩展有RAM和EPROM，所述单片机外部连接有看门狗电路，所述单片机外围电路以磁电传感器为始端连接信号处理电路，所述信号处理电路的输出端连接有光电隔离器A，所述光电隔离器的输出端连接单片机的INT0输入引脚，所述单片机的输出端连接通讯控制器，所述通讯控制器的输出端连接光电隔离器B，所述光电隔离器的输出端连接CAN总线收发器A，所述CAN总线收发器A通过CAN总线连接CAN总线收发器B，所述CAN总线收发器B的输出端连接显示输出系统。

所述单片机采用80C31单片机、通信控制器为SJA1000通信控制器。

所述CAN总线收发器A和CAN总线收发器B均采用82C250CAN总线收发器。

所述SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。

所述的82C250CAN总线收发器工作于斜率方式。

所述信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较电路。

所述限幅电路将词典传感器输出信号正半周期的幅值限制在5V以下，负半周期使其输出为-0.6V。

所述滤波电路设计为带有反馈的有源低通滤波器。

所述比较电路中设置一定比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。

本发明在使用时：以80C31单片机为核心，外部扩展RAM和EPROM。外围电路有信号处理电路、总线控制及总线通信电路。磁电传感器产生信号经滤波、整形、光电隔离后，送进80C31的/INT0输入引脚。SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。在转速传感器的设计过程中，充分考虑其抗干扰和稳定性，单片机的输入/输出端均采用光电隔离，同时用看门狗定时器(MAX813)进行超时复位，以确保系统可靠工作。其中根据磁电传感器信号特性，处理电路由限幅电路、滤波电路和比较整形电路组成，限幅电路将磁电传感器输出信号正半周的幅值限制在5V以下，负半周使其输出为-0.6V。滤波电路设计成带反馈的有源低通滤波器，其截止频率可达2075Hz，选Q＝0.707。比较整形电路中设置一定的比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。LM311N输出方波幅值为10V的幅值，经R5，R6分压后得幅值为5V的方波信号送光电隔离器。SJA1000为核心，通过82C250实现传感器与物理总线的接口，CAN总线物理层和数据连路层的所有功能由通信控制器SJA1000来完成。它具有BasicCAN(82C200兼容模式)和PeliCAN(扩展特性)2种工作模式，采用多主结构，具有与各种类型的微处理器相连地接口，SJA1000的引脚功能和电器特性与82C200完全兼容，较82C200具有更强的错误诊断和处理功能。它具有编程时钟输出，可编程的传输速率(最高达1Mbps)，可编程的输出驱动器组态，可组态的总线接口，用识别码信息定义总线访问优先权。控制器使用方便、价格便宜、工作环境温度范围(-40～125℃)，特别适合于野外及工业环境使用。82C250作为CAN总线控制器和物理总线间的接口，提供对CAN控制器的差动接收功能和对总线的差动发送能力，完全与ISO11898标准兼容，具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰性能，内部的限流电路具有电路短路时对传送输出级进行保护的功能。芯片以斜率方式工作，总线用非屏蔽的双绞线或并行线。对上升和下降的斜率的限制，并与Rs引脚的电流成正比。总的本发明具有转速识别低值低、测量准确度高、实用性和抗干扰性强、工作可靠的优点。

Claims (9)

1.一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，包括单片机，其特征在于：所述单片机外部扩展有RAM和EPROM，所述单片机外部连接有看门狗电路，所述单片机外围电路以磁电传感器为始端连接信号处理电路，所述信号处理电路的输出端连接有光电隔离器A，所述光电隔离器的输出端连接单片机的INT0输入引脚，所述单片机的输出端连接通讯控制器，所述通讯控制器的输出端连接光电隔离器B，所述光电隔离器的输出端连接CAN总线收发器A，所述CAN总线收发器A通过CAN总线连接CAN总线收发器B，所述CAN总线收发器B的输出端连接显示输出系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述单片机采用80C31单片机、通信控制器为SJA1000通信控制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述CAN总线收发器A和CAN总线收发器B均采用82C250CAN总线收发器。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述SJA1000、82C250组成与CAN总线控制和接口电路。

5.根据权利要求3所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述的82C250CAN总线收发器可工作于高速方式和斜率方式。

6.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述信号处理电路包括限幅电路、滤波电路、比较电路。

7.根据权利要求4所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述限幅电路将词典传感器输出信号正半周期的幅值限制在5V以下，负半周期使其输出为-0.6V。

8.根据权利要求4所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述滤波电路设计为带有反馈的有源低通滤波器。

9.根据权利要求4所述的一种基于CAN总线的磁电式电动机转速测试系统，其特征在于：所述比较电路中设置一定比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。