转速-模拟电压转换模块——变频同步系统新的解决方案

　　1 引言

　　解决运转设备的同步方法主要有伺服电机、步进电机、机械联动和变频器驱动普通异步电机等几种方式。伺服电机的结构复杂，成本很高，精度很高，主要应用在高精度的同步运转设备系统中;步进电机由于其电机的结构不同，比较容易进行变速控制，但存在带负载能力弱，成本较高，可靠性较低的缺点;机械联动中采用无级变速箱和差速箱虽然精度较高，成本较低，但运行中的机械磨损增加了用户的使用成本并降低了使用寿命;利用变频器驱动普通异步电机进行运转同步虽然成本较低，但存在控制困难和精度较低的弱点。目前大多数均采用从上位机变频器中输出的模拟电压经过分压调整作为下位机变频器的控制电压而实现同步的，在上位机变频器控制的电机转速突然发生变化时，特别是负载发生变化时，上位机变频器输出的模拟电压并不能迅速反映出来，这样将造成整个运转系统的同步失调。如果能够解决这个问题，加上plc或单片机实时的逻辑控制提高精度，使用变频器驱动异步电机将是一种比较理想的运转同步控制方案。转速-模拟电压转换模块(以下简称速-模转换模块)正是为解决变频器驱动异步电机在受到负载变化问题而研究开发的。

　　2 速-模转换模块的原理与性能

　　2.1 原理

　　速-模转换模块是一种将电机减速后或电机输出轴旋转时的瞬时转速，变换成模拟电压的实时转换模块。它的最大特点是检测了瞬时转速并进行了实时的变换，这种变换的时间滞后完全可以保证在5ms以内，实现这种变换效果主要利用了单片机的实时运算能力和特殊的程序算法。首先，接近开关或光电传感器将机械转动中的检测轮信号转换成电压脉冲信号，将该信号送入模块中，模块的输入采用光电耦合器，并通过施密特触发器将信号变换成标准的方波，然后单片机对方波信号进行采集，检测和运算，在运算中充分考虑到输出的连续性和变换的实时性，将运算出的数字结果送入d/a转换器件，变换出模拟电压后，经过信号放大后输出，为了得到比较灵活的模拟电压，特别增加了电压基准微量调整输入，用户可以根据需要输出自己满意的实时电压曲线，原理如图2所示。

　　2.2 性能指标

　　工作电压 直流24v

　　输出控制电压 直流0～5v或0～10v跟随速度变化

　　辅助输出电压 直流稳压5v《30ma

　　输入信号速度 60脉冲/min～7000脉冲/min

　　检测信号 直流10～24v脉冲

　　微量调节 5mv/次

　　2.3 速-模转换模块参数计算方式和端口