[发明专利]一种基于速度闭环控制的软件极性判断直流电场测量系统

权利要求书

1.一种基于速度闭环控制的软件极性判断直流电场测量系统，其特征在于，所述系统包括信号处理模块、信号偏置模块、电压比较模块、电机速度控制模块、速度测量模块、速度调节模块、控制器；

所述信号处理模块采集并反相放大被测电场信号，放大后的所述电场信号一路经所述电压比较模块输出电场方波信号，以输入到所述控制器的I/O口，另一路经过所述信号偏置模块处理后输入到所述控制器的A/D通道；

所述电机速度控制模块输出的光栅信号经所述速度测量模块处理得到速度信号，并传递给所述控制器的外部中断端口；

所述控制器在所述速度信号引起外部中断时，通过所述速度调节模块计算电机的PWM信号以控制电机转速变化与预设值一致；

所述控制器在所述速度信号引起外部中断的时间段内，获取所述电场方波信号的电平状态，并根据所述电场方波信号的电平状态和所述电场信号经过反相放大器次数，判断所述电场信号的极性。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：

所述光栅信号每N次引起外部中断时，调用所述速度调节模块中的PID中断程序进行一次PID运算，计算出电机驱动脉冲占空比，并根据所述电机驱动脉冲占空比输出用于驱动电机的PWM信号至所述电机速度控制模块，其中N为正整数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器的外部中断端口设置为下降沿触发方式。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器具体还用于：

调用所述速度调节模块中的PID中断程序按照预设的控制周期，根据所述电机驱动脉冲占空比的大小，在小于所述电机驱动脉冲占空比的时间内，输出的所述PWM信号为高电平，在大于所述电机驱动脉冲占空比的时间内，输出的所述PWM信号为低电平。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器在所述速度信号引起外部中断时，通过所述速度调节模块计算电机的PWM信号以控制电机转速变化与预设值一致，实现电机速度闭环控制，且保证转速调节误差不超过0.5%。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压比较模块包括过零比较电路，所述电场信号经过所述过零比较电路形成低电平为0V、高电平为5V的电场方波信号。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号偏置模块具体用于：

将所述信号处理模块放大后的电场信号处理成正偏置电场信号，并传递给所述控制器；

所述控制器具体还用于：

根据所述正偏置电场信号进行A/D转换，并计算得到所述电场信号的大小。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号偏置模块将所述信号处理模块放大后的电场信号偏置到2.5V，得到所述正偏置电场信号。

9.根据权利要求1至8任一所述的系统，其特征在于，所述控制器具体还用于：

在所述速度信号引起外部中断的时间段内，所述速度信号保持低电平状态，调用所述速度调节模块中的PID中断程序，读取接收到所述电场方波信号的电平状态，并分别记录高电平和低电平的次数；

如果记录的高电平次数大于低电平次数，则将所述时间段的所述电场方波信号记录为高电平状态，否则将所述时间段的所述电场方波信号记录为低电平状态。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器具体还用于：

在所述速度信号保持低电平状态、且所述电场信号经过所述信号处理模块中的反相放大器的次数为奇数时，若所述电场方波信号为低电平状态，则确定所述电场信号为正极性，若所述电场方波信号为高电平状态，则确定所述电场信号为负极性；

在所述速度信号保持低电平状态、且所述电场信号经过所述信号处理模块中的反相放大器的次数为偶数时，若所述电场方波信号为低电平状态，则确定所述电场信号为负极性，若所述电场方波信号为高电平状态，则确定所述电场信号为正极性。