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2021年6月7日

DSP原理及電機調速實(shí)驗系統,電機學(xué)實(shí)驗室

SBRF-1DSP原理及電機調速實(shí)驗系統

 

一、概述

DSP原理及電機調速實(shí)驗系統是針對高!DSP 原理》、《電機控制》、《傳動(dòng)控制》等專(zhuān)業(yè)而開(kāi)發(fā)的一款高性能 DSP 原理及電機調速實(shí)驗系統。整個(gè)系統包括硬件和軟件兩部分,硬件包括 TMS320F2812 或者TMS320F28335 CPU 部分、外圍電路、功率驅動(dòng)部分(智能IPM 模塊)及各種保護電路部分。面板有各類(lèi)外圍線(xiàn)路如按鍵、溫度傳感器、以太網(wǎng)、轉速顯示等,控制板安裝在實(shí)驗箱箱內,軟件部分包括DSP 軟件和PC 機軟件。整個(gè)系統可在聯(lián)機下運行,在 PC 機上實(shí)現電機的轉速設定;正、反轉控制等參數的設定,各種波形的存貯采集和實(shí)時(shí)采集以及采樣時(shí)間的設定等功能。該系統支持 1024 光碼盤(pán)導軌、無(wú)刷電機電機、直流電機、步進(jìn)電機,配備DSP 仿真器,可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)驗。

二、特點(diǎn)

1)采用 DSP 開(kāi)發(fā)板+電機驅動(dòng)板+DSP 外擴網(wǎng)口模塊+DSP 外擴 GPIO 功能運用模塊+液晶觸控顯示的組合操作平臺,方便用戶(hù)實(shí)現電機控制的一體化開(kāi)發(fā)系統;

2DSP 端采用自主研發(fā)的 28335 實(shí)用板開(kāi)發(fā)板,以現今主流 TMS320F28335 為核心,采用六層核心板+底板的形式;

3BLDC 電機平臺采用三相全橋隔離控制,精確的 PID 算法,保證電機精確運轉;

4)直流電機驅動(dòng)板控制信號使用灌電流驅動(dòng)方式,支持絕大多數單片機直接驅動(dòng);

542 步進(jìn)電機驅動(dòng)器具有高穩定性、可靠性和抗干擾性的經(jīng)濟型步進(jìn)電機驅動(dòng)器,適用于各種工業(yè)控制環(huán)境,具有自動(dòng)半流,低壓關(guān)斷、過(guò)流保護和過(guò)熱停車(chē)功能;

6)板載硬件資源豐富,外擴功能強大,可滿(mǎn)足各類(lèi)項目實(shí)驗;

77.0 寸觸控顯示,采用工業(yè)類(lèi)級別,滿(mǎn)足惡劣的工作環(huán)境,友好的人機界面方便您更好的操作;

8W5300 模塊支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議: TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE,

Ethernet;支持 8 個(gè)獨立的端口(sockets)同時(shí)連接;網(wǎng)絡(luò )數據傳輸,速率可達到 80Mbps;支持 ADSL 連接 (支持 PPPOE 協(xié)議,帶 PAP/CHAP 驗證);

9GPIO 擴展功能模塊包括 3x4 矩陣鍵盤(pán)、12864LCD 接口、4 8 位數碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 LED、直流小電機及步進(jìn)小電機;

10)采用分拆獨立的模塊化設計理念,既可獨立演示,又可整體工作;

11)對于電機控制有獨特設計的電機控制口;

12)詳細的用戶(hù)手冊,讓您輕松入門(mén)掌握;

13)注重EMI 設計,穩定高效,包括外擴和所有外設資源;

14)主流的 F28335 平臺,是電機控制領(lǐng)域和電力檢測領(lǐng)域的首選;

15)豐富的實(shí)驗例程,可滿(mǎn)足各種教學(xué)實(shí)驗,尤其電機控制領(lǐng)域,方便用戶(hù)對其進(jìn)行移植。

三、系統配置

 

序號

項目

要求

 

1

主處理器

TMS320F28335(開(kāi)發(fā)板形式)

 

D S P

2

485 接口

一路 485 接口

 

3

 

RS232 異步串口

一路 RS232 接口跳選,可以與上位機進(jìn)行串行通信,RS232 電平

4

CAN

用于 CAN 總線(xiàn)組網(wǎng)

5

PWM 接口

12 路 PWM(包含 6 路增強型 PWM)

6

ADC 輸入接口

16 路 AD 輸入接口,反饋電機的狀態(tài)

7

音頻接口

Audio 接口,提供錄音、播音功能

 

8

 

捕捉接口

6 路 CAP 捕捉口(和正交編碼脈沖引腳共用)

9

DSP 外擴接口

20 位地址線(xiàn)和 16 位數據線(xiàn)及其他

10

SD 卡接口

用戶(hù)自配 SD 卡

11

開(kāi)關(guān)電源

+5V,5A

 

 

 

 

 

B L D C

 

12

 

三相無(wú)刷電機接口

可以與 12V—36V 電機相連,額定電流不

超過(guò) 4A

 

13

 

電機類(lèi)型

有位置傳感器和無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機相連

 

14

26 針接口,包括 PWM 脈沖

輸入接口,AD 接口

可以與DSP-F28335A/B、

DSP-F28335 basic 相連,PWM 輸入

15

BLDC_HALL 接口

位置傳感器電機的霍爾傳感器輸出

 

16

 

CAP_BEMF 接口

與控制端 CAP 相連,無(wú)位置傳感器電機反電動(dòng)勢輸出端

 

17

 

CAP_HALL 接口

與控制端 CAP 相連,有位置傳感器的電機霍爾輸出端

18

電機電源輸入接口

24V 直流母線(xiàn)電壓的輸入端

 

直流電機端

 

19

 

兩相直流電機接口 x2

可以與 7V-24v 電機相連,額定電流不超

過(guò) 3A,防接反

20

電機類(lèi)型

兩相直流電機

 

21

10 針接口,包括 3.3v-5.0V 控制信號,5V 電源

控制信號可由任意單片機相連,信號輸入范圍 3.3V-5.0V

22

電機電源輸入接口

24v 直流電源輸入端

 

42

步進(jìn)電機端

 

23

 

兩相步進(jìn)電機接口

驅動(dòng) 35、39、42、574、6、8 線(xiàn)兩相混合式步進(jìn)電機,其細分數有 4 種,最大

16 細分

24

電機類(lèi)型

42 型 4 線(xiàn)兩相混合式步進(jìn)電機

 

25

6 針接口,包括控制信號,

電源

 

由單片機給出 5V 脈沖信號

26

電機電源輸入接口

24V 直流電源輸入端

顯示端

27

 

液晶顯示屏

工業(yè)級 7.0LCD 串口屏,800*480 分辨率,5V 供電,帶觸摸

28

核心處理器

CORTEX-M3 內核+高速 FPGA

29

通訊接口

RS232 電平

30

上位機軟件

VisualTFT

 

 

 

 

DSP 外

擴模塊

31

W5300 網(wǎng)口模塊

支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議:TCP, UDP,ICMP,IGMP,IPv4,ARP,PPPOE,

Ethernet;支持 8 個(gè)獨立的端口

(sockets)同時(shí)連接;網(wǎng)絡(luò )數據傳輸, 速率可達到 80Mbps;支持 ADSL 連接PPPOE 協(xié)議,帶 PAP/CHAP 驗證

32

GPIO 擴展運用模塊

包括 3*4 矩陣鍵盤(pán)、12864LCD 接口、4 段 8 位數碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 路 LED、直流小電機及

步進(jìn)小電機

四、DSP 核心系統板參數

1.DSP 核心板參數

1)處理器:TMS320F28335,時(shí)鐘頻率 150MHz。

2)低功耗設計,核心電壓 1.9V,I/0 口電壓 3.3V。

3)片內:RAM 34K×16 位,Flash 256K×16 位。

4)外擴:RAM 256K×16 位,Flash 512K×16 位。

5)兼容+3.3V +5V 電源接口。

6)最小系統版,2*80 引腳接口,便于二次開(kāi)發(fā)。

7)多接口設計,適用于電機控制,電力設備控制及工業(yè)控制等。

818 PWM,6 HRPWM(高精度),2 通道 QEP,6 通道 CAP,

916 通道 12 ADC,3 通道 SCI,2 通道 MCBSP,2 通道 CAN,

101 通道SPI,1 通道 I2C。

2.系統底板平臺

1JTAG 接口:DSP 仿真器連接接口,可進(jìn)行在線(xiàn)仿真和燒寫(xiě)程序。

2SCI 接口:1 232 接口,1 485 接口,可以與上位機進(jìn)行串行通信。

3PWM 接口:18PWM(其中 6 路高精度 HPWM),方便電機控制。

4CAP 接口:4 CAP 捕捉口(和 6 路正交編碼脈沖引腳公用)。

5CAN1 CAN2.0 接口,用于 CAN 總線(xiàn)組網(wǎng)。

6ADC 輸入接口:16 AD 輸入接口,12 位精度,輸入電壓范圍:0-3V。

7)音頻接口:3 Aduio 接口,提供錄音、播音功能

8)電機控制接口:兩組電機控制接口,每組可以控制一臺 3 相電機。

9DSP 外擴接口:20 位地址線(xiàn)和 16 位數據線(xiàn)及其他。

10)一個(gè)X1226 實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 2KB I2C EEPROM。

11)手動(dòng)復位按鈕,方便用戶(hù)復位操作

12SD 卡槽:可以外掛移動(dòng)SD

3.無(wú)刷電機驅動(dòng)板參數

1)直流母線(xiàn)電壓+12~36V

2)電機額定電流不超過(guò) 4A

3)電機霍爾傳感器的供電電壓+5V

4)過(guò)壓過(guò)流指示

4.直流電機驅動(dòng)板參數

1)支持電機電壓 7-24V,防反接

2)雙路電機接口,每路最大負載電流 3A,每路有獨立的 3A 過(guò)流保護

3)與 L298N 電機驅動(dòng)芯片控制信號同邏輯,每路都支持三線(xiàn)控制使能、正反轉及制動(dòng)

4)使能信號可外接 PWM,正反轉控制信號可串聯(lián)限位開(kāi)關(guān)

5)控制信號使用灌電流驅動(dòng)方式,支持絕大多數單片機直接驅動(dòng)

6)使用光耦對全部控制信號進(jìn)行隔離

5.步進(jìn)電機驅動(dòng)板

1TB6560 驅動(dòng)器采用直流電源供電,供電電壓范圍為 8V DC35V DC,建議使用 24V DC 供電, 推薦使用 24V/5A 開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行供電

2TB6560 驅動(dòng)器采用差分式接口電路可適用于差分信號,單端共陰及共陽(yáng)等接口,通過(guò)高速光耦進(jìn)行隔離,允許接收長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器,集電極開(kāi)路和 PNP 輸出電路的信號

3)驅動(dòng)器主要用于驅動(dòng) 35、 39、 42、57 4、 6、 8 線(xiàn)兩相混合式步進(jìn)電機,其細分數有

4 種,最大 16 細分

4)其驅動(dòng)電流范圍為 0.3A3A,輸出電流共有 14 檔,電流的分辨率約為 0.2A 具有自動(dòng)半流,低壓關(guān)斷、過(guò)流保護和過(guò)熱停車(chē)功能轉速指示

五、測量?jì)x器

1四個(gè)模擬通道,帶寬 200MHz

2存儲深度 14Mpts,波形捕獲率 400000 /

3最小垂直檔位:500μv/div,方便查看小信號

4支持分段存儲功能,只捕獲感興趣的信號,最大不低于 75000 段,并顯示每段之間的時(shí)間信息,方便分析異常波形出現的概率情況

5★FFT 運算點(diǎn)數可達 1Mpts

636 種以上自動(dòng)測量參數,支持測量統計、Gating 測量、Math 測量、History 測量和 Ref 測量7)標配總線(xiàn)觸發(fā)/解碼功能,支持的協(xié)議包括 IIC,SPI,UART/RS232,LIN,CAN

8支持USB 無(wú)線(xiàn)模塊(WIFI,實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接(需現場(chǎng)演示)

9內嵌Web Server,無(wú)需安裝驅動(dòng)軟件和上位機軟件,通過(guò)瀏覽器即可對儀器進(jìn)行遠程控制、觀(guān)察波形、獲取測量結果,可滿(mǎn)足高壓、高溫等特殊環(huán)境的應用需求(需現場(chǎng)演示)

10)通道菜單支持電流/電壓顯示切換

11)缺省設置快捷按鈕,并可支持用戶(hù)自定義 Default 參數,方便恢復出廠(chǎng)或預設置參數

12)提供 EDU Model 教育模式,可手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉 Auto 鍵自動(dòng)定標功能和參數自動(dòng)測量功能

13)支持 USB-TMC 協(xié)議,支持與LabVIEW 互連,提供SCPI 編程手冊和 LabVIEW 驅動(dòng)程序

14)支持 16 路數字通道(MSO)和 25MHz 信號源(AWG)功能

15支持幅頻特性和相頻特性?huà)呙,結果以波特圖或者列表的方式展現出來(lái),并支持導出掃描原始數據,方便后期分析

16)支持事件搜索和導航功能,快速定位到感興趣的事件

17提供豐富的的接口:USB Host、USB Device(USBTMC)、LANVXI-11)、Sbus、Pass/Fail、 Trigger Out

六、計算機

intel H 系列主板;Intel i5-5500(或以上);內存容量:8G DDR4;固態(tài) 128G SSD +機械 1TB 硬盤(pán);Windows 7 或以上操作系統;USB 接口、RJ45 端口、顯卡及音頻接口;電源:400W

七、實(shí)驗項目

1.基本實(shí)驗

1GPIO 控制點(diǎn)亮 LED 實(shí)驗

2)按鍵輸入查詢(xún)實(shí)驗

3)定時(shí)器 0 定時(shí)控制 LED 實(shí)驗

4)定時(shí)器 1 定時(shí)控制 LED 實(shí)驗

5)按鍵中斷實(shí)驗

6FFT 實(shí)驗

7)音頻輸出實(shí)驗

8SCIB 通信實(shí)驗

9SCIC RS485 通信實(shí)驗

10SD 卡建立txt 文件實(shí)驗

11)浮點(diǎn)運算實(shí)驗

12)看門(mén)狗實(shí)驗

13)外部 flash 讀寫(xiě)實(shí)驗

14)外部RAM 讀寫(xiě)實(shí)驗

15)外部 RTC 時(shí)鐘實(shí)驗

16)外部EEPROM 讀寫(xiě)實(shí)驗

17DMA 方式讀寫(xiě)外部 RAM 實(shí)驗

18PWM 實(shí)驗

19)捕獲實(shí)驗

20CAP 捕獲PWM 信號實(shí)驗

21SPI 中斷方式自測實(shí)驗

22Mcbsp 配置為SPI 自測實(shí)驗

23Mcbsp 中斷方式自測實(shí)驗

24DMA 方式讀Mcbsp 實(shí)驗

25AD 查詢(xún)實(shí)驗

26)片上觸發(fā) AD 實(shí)驗

27CAN 自測實(shí)驗

28CAP 配置為APWM 實(shí)驗

29HRPWM 實(shí)驗

30)高分辨率 PWM 實(shí)驗

31)線(xiàn)性卷積實(shí)驗

2.電機控制實(shí)驗

1)有位置傳感器無(wú)刷電機的開(kāi)環(huán)控制

2)有位置傳感器無(wú)刷電機的閉環(huán)控制,采用 PID 控制

3)無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機的開(kāi)環(huán)控制

4)有位置傳感器無(wú)刷電機的實(shí)驗箱的控制

5)直流電機的控制

6)步進(jìn)電機的控制


 

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