式中的Uout為輸入給DSP模數(shù)轉(zhuǎn)換的電壓值，Iin為通過電流傳感器的電流值。
1 電壓變換電路的設(shè)計(jì)
電流傳感器的輸出范圍是1.875V – 3.125V不能直接接入ＤＳＰ的A/D轉(zhuǎn)換模塊，因?yàn)樽兓秶^小，而且最大值3.125V超過了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的上限3V，所以設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理部分，將滿量程時(shí)信號(hào)的輸出范圍調(diào)整到0-3V，增加了限幅電路防止損壞模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。這部分電路使用了放大器TL082實(shí)現(xiàn)。TL082是低功耗，低輸入偏差和偏置電流，高輸出阻抗的JFET輸入運(yùn)算放大器，應(yīng)用范圍十分廣泛。變化前的電流輸入Iin與電壓輸出Uout的關(guān)系是：
Uout=0.025Iin+2.5 （3）
其中，Uout∈（1.875，3.125），Iin∈（-25，+25）
所需要的輸入輸出關(guān)系應(yīng)該是：
Uout=0.06Iinx+1.5 （4）
其中，Uout∈（0，3），Iin∈（-25，25）
由此推算，那么變換電路的輸入電壓Uinput與輸出電壓Uoutput的關(guān)系應(yīng)該是：
Uoutput = 2.4 Uinput – 4.5 （5）
電壓變換電路電路圖如圖2所示：
4 濾波算法的設(shè)計(jì)
經(jīng)過電壓變換部分的轉(zhuǎn)化，輸入到DSP模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電壓變到1.5V，但是電磁干擾問題沒有得到很好的解決。尤其是實(shí)驗(yàn)中使用的開關(guān)電源，可能產(chǎn)生很大干擾，分析開關(guān)電源的干擾機(jī)理，主要原因是：
l 二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾
高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里，電流會(huì)反向流動(dòng)，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。
l 開關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾
功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時(shí)，這種諧波干擾將會(huì)很小。另外，功率開關(guān)管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。
l 交流輸入回路產(chǎn)生的干擾
無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。 開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾；而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時(shí)，都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。
l 其他原因
元器件的寄生參數(shù)，開關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，PCB的近場(chǎng)干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾。
在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電流的采樣值不經(jīng)過濾波算法的時(shí)候，由于開關(guān)電源的干擾，會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差，導(dǎo)致采集的數(shù)值變化比較大。如果作為PID算法的反饋值計(jì)算過程中不能得到滿意的結(jié)果。采用了一定的濾波算法。濾波算法設(shè)計(jì)為將模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的存入一個(gè)大小為十個(gè)元素的數(shù)組中，然后，找出一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，將這兩個(gè)值去掉，剩下的所有數(shù)組元素相加，相加之和向右移3位，即為進(jìn)行除8的除法運(yùn)算。由于DSP中沒有專用的除法指令，即便使用C語言寫出的程序中可以出現(xiàn)除法運(yùn)算符也能完成相應(yīng)的除法運(yùn)算，但是，C語言編譯器將C程序編譯成匯編語言之后除法的實(shí)現(xiàn)過程也要轉(zhuǎn)換成減法，將除數(shù)依次減去，直到減得余數(shù)小于除數(shù)。這個(gè)過程將消耗大量的CPU運(yùn)算時(shí)間，所以采用了右移3位的方法處理除法會(huì)節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間，使算法的實(shí)時(shí)性加強(qiáng)。
5 A/D轉(zhuǎn)換
TMS320LF2812中的ADC轉(zhuǎn)換器是一個(gè)帶有16通道的12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其16個(gè)通道分成兩組，分別由兩個(gè)排序控制器（SEQ1和SEQ2）控制，ADC工作是以任務(wù)為單位，在一個(gè)任務(wù)中要轉(zhuǎn)換的通道可以通過SEQ1和SEQ2選擇，轉(zhuǎn)換通道的順序可以通過排序控制器CHSELSEQn來設(shè)置，轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在16個(gè)結(jié)果寄存器（RESULT0-RESULT15）中，DSP可以自由讀取。ADC的啟動(dòng)觸發(fā)源可以由軟件、EVA、EVB以及外部引腳ADCSOC來產(chǎn)生，用戶在需要時(shí)可以很方便的觸發(fā)ADC啟動(dòng)。另外該ADC還帶有校驗(yàn)功能，保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的正確性和精度。
這個(gè)中斷是由時(shí)間管理器的計(jì)時(shí)器1來實(shí)現(xiàn)的，其中斷速率是時(shí)間管理器計(jì)時(shí)器3速率的10倍，即每秒鐘中斷10000次，與實(shí)驗(yàn)中采用的濾波算法相配合，因?yàn)闉V波算法是將數(shù)組中的10個(gè)值去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后取平均值。所以選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換的周期為PID算法的10倍與其搭配。
6 結(jié)論
電機(jī)電流信號(hào)是電機(jī)控制中非常重要的一個(gè)參數(shù)，對(duì)電流信號(hào)采集的好壞直接影響到算法的結(jié)果，影響到電機(jī)的控制效果。電機(jī)的電流信號(hào)電流值比較大不能直接使用DSP 采集，采用了先進(jìn)的電流傳感器進(jìn)行電流電壓的轉(zhuǎn)化。電壓的大小又不滿足DSP片上模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的要求，需要信號(hào)變換電路進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到了比較滿意的效果。驗(yàn)證了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的可行性和算法的有效性。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：本文作者創(chuàng)新地采用了新型電流傳感器和DSP芯片TMS320F 2812，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流信號(hào)的檢測(cè)。
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作者簡(jiǎn)介：龔思遠(yuǎn)：男，（1981—），河北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系碩士研究生，主研方向是智能假肢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。楊鵬：男，(1960—)，河北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系教授, 主研方向是機(jī)器人、智能假肢。
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