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　测控系统的硬件实现系统
结构系统输入包括：超声波
电动机拖动检测元件光栅尺同时运动，光栅尺将位移信息转换为两路相位差

90b 的方波信

号输出。为了提高测量系统的分辨率，需要四倍频电路对光栅信号进行细分，同时光栅尺允
许在正反两个方向移动，故需要辨向电路对信号进行辨向处理。最后可逆计数器组实时地记
录正反向脉冲个数，由此判断电机的运动方向并得到电机位移和速度

<6，7>.PCL-818L 数

据采集卡按预先设定的采样频率读取可逆计数器组的数据，并将数据送至工控机中，经相
应的程序进行处理。
　　利用

PCL-818L 采集卡内含的计数器 COUNT0 定时，定时的个数决定采样周期的长短 。

COUNT0 所需的计数脉冲信号由 555 及一些外围元件构成的脉冲发生器经由 8115 端子板接
入。当脉冲发生器的频率一定时，

COUNT0 定时最少的计数个数就是最高的采样频率，理

论上可以设定

COUNT0 计一个周期脉冲就读取一次可逆计数器组的数据，如此最高的采样

频率就等于定时脉冲发生电路的频率。实际使用时，为了减少

COUNT0 计数的误差，程序

规定最少计

10 个周期脉冲才读取一次可逆计数器组的数据，故最高的采样频率为脉冲发生

器频率的

1/10；最低的采样频率取决于最多的计数个数，即 COUNT0 的溢出值。

　　系统输出包括控制驱动频率的输出信号、电机的起停、电机的运动方向由软件设定，经
由数据采集卡的

16 位数字输出通道将上述信号输出。在采集卡的 16 位输出通道中，低 8 位

输出的驱动频率的信号是数字值，而驱动超声波电动机需要的是高频大功率商用电磁炉交
变电压，故需要经过

D/A 电路变换为模拟值，再经电机驱动电源按线性关系转换后接入电

机；而电机起停和方向的控制信号由采集卡第

14、15 位输出，其组合状态控制着电机的运

动方式，

00 时对电源初始化或电机停止，01 时控制电机向一个方向运动，10 时向另一个

方向运动；第

16 位对可逆计数器组进行初始化，其它位则空闲。

　　电源组成与设计原理驱动与控制电路是测控系统重要的组成部分，因为直线超声波电
动机是容性负载，需要用频率为

20kHz 以上的高频交变电压驱动，线性电源很难工作在

20kHz 以上的高频范围，故一般不会考虑使用。开关电源不仅具有体积小、重量轻等特点，
而且随着

VDMOS 功率场效应晶体管、绝缘栅双极管及功率模块等多种器件的出现，其工作

频率提高到了

200700kHz，效率也大大提高，它是超声波电动机驱动电源的首选。

　　为自行研制的电源框图，驱动电源由

555 的压控振荡器产生高频振荡波形，然后经过

CD40194 环形分配器，再由 4081 实现对 MOSFET 的驱动，保证超声波电动机停止时封锁
MOSFET 的脉冲，保护开关管，然后由双推挽逆变电路实现直流到高频交流信号的转换。
　　超声波电动机驱动和控制电源框测控系统的软件实现根据软件功能的划分和程序设计
模块化的要求，测量和控制软件由六个相对独立的模块组成，主控模块调用其他的模块：
主控模块、软件界面和参数设置模块、电机控制模块、初始化和调用

PCL-818L 函数模块、数

据采集和数据处理模块、曲线绘制及显示模块，如所示。
　　软件构架图在

TurboC 集成环境下用 C 语言开发，调用数据采集卡的标准动态链接库文

件的方法对

PCL-818L 进行初始化，电机控制、数据采集等，结合实际的应用，设计合理的

算法，编写友好的界面，利用采集的数据绘制曲线，使软件系统得以实现。
　　结语该系统已经完成了电路设计、软件编写和制板，进行了参数测试与系统联调。用自
行研制的电机经过实际测试，系统工作正常，达到了设计要求，验证了设计思想的正确性。

(此文转自 一览 电机英才网)