磁懸浮軸承控制器MAX115與DSP的接口設計
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在五自由度主動磁懸浮軸承控制系統中，采用由工控PC+DSP控制器的架構是一種較好的方法，而DSP核心控制器則是磁懸浮軸承控制系統中非常重要的一部分，對主軸位置信號的精確采集是DSP控制器的首要任務。在本控制器中采用MAX115對主軸位置的模擬信號進行采集。
磁懸浮控制器中的ADC選擇
在磁懸浮主軸控制器的設計中，對主軸位置的測量是至關重要的。位置傳感器的信號經過適當的信號調理電路處理后被傳送到A/D采樣通道，ADC把得到的模擬信號轉換成相應的數字信號，芯片采樣的精度和分辨率以及采樣轉換時間是非常重要的技術參數，它們直接決定著控制速度和控制精度。本控制器中采用的傳感器是一種電渦流位移傳感器。它是一種高精度無接觸式傳感器。
本系統要求能分辨1mm位置信號，根據傳感器的傳感特性，必須要求有至少為12位的分辨率。同時本系統中要求絕對精度不低于±1LSB。 由于磁力軸承系統要求的控制周期很短(一般小于200ms),故要求ADC的采樣時間也必須很快(一般在20ms內)。
綜上考慮選用Maxim公司的MAX115作為ADC來完成主軸位置信號的采集。MAX115是12位2×4通道同步采樣逐次比較型ADC，其具有兩組ADC，每組4通道連續采集保持；單通道轉換時間為2ms；轉換精度±1/2LSB；4通道傳輸率為16ksps；并且內部具有2.5V參考電壓和10MHz時鐘，極大地精簡了外部附加電路；其高速的并行接口可以方便地與DSP相連。
MAX115與TMS320F240的接口電路
圖1是磁懸浮軸承DSP控制器的結構簡圖。圖中4路主軸位置信號經由MAX115進行A/D轉換后，采集結果通過中斷方式輸入到DSP內。DSP經過濾波算法處理后，將采集數據寫到雙口RAM內，計算機通過ISA總線訪問雙口RAM并將其中的數據取走，進行上位機的圖形顯示、數據分析等功能。同時DSP進行控制算法計算，計算之后將控制數據通過控制器板卡上的4路DAC輸出給功率放大器，從而實現對主軸的控制。這樣，利用DSP處理速度快的特點來完成算法的計算，利用PC機強大的多媒體處理特點來實現主軸位置監視和數據分析，DSP和PC同時相對獨立工作，互不影響，從而加快了系統的處理速度。
圖1 磁懸浮軸承DSP控制器的結構簡圖
圖2 MAX115與TMS320F240 DSP之間的接口電路圖
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