分频计数在汽车检测中的应用

高璐　姜玉萍　赵高鹏　李宝顺

摘要：分频是指将一单一频率信号的频率降低为原来的1/N，叫N分频。分频电路在计数器的应用中有重要作用，为解决某些设备的数字输入端口无法接收高频率信号，设计分频电路将高频信号降低到设备可接收的频率范围之内，进而进行数据处理。通过电路设计开发，实验调试，实现对高频脉冲信号稳定精准计数，最终在ABB变频器脉冲输入通道得到有效应用。

关键词：工业控制 信号采集 高速计数 分频电路

中图分类号：TP274. 2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0085-01

在汽车检测中需要记录汽车行驶的公里数，电力式测功机通过记录编码器反馈的Z脉冲信号，对滚筒的旋转圈数进行计数，从而换算成汽车行驶里程。

有些变频器，例如国产汇川变频器，具有高速脉冲输入通道，可对编码器反馈的信号直接接收，进而换算成公里数，最高输入频率可达100KHz；有些变频器，例如ABB变频器，对高速脉冲无法计数。因此需要对脉冲编码器反馈信号进行分频，使其脉冲频率在普通计数通道范围之内，以便计数，由此设计分频器。

输入脉冲经过N分频，使得频率降低N分之一，从而在普通计数通道也可以对脉冲进行精确的计数。汽车带动滚筒旋转，通过对滚筒旋转的圈数计数，实现记录汽车行驶公里数的功能。

1 问题的提出

在检测汽车行驶公里数的过程中，以额定转速为2900r/min，带600rpm编码器的电机为例，编码器A相（电机转一圈编码器产生600脉冲）脉冲频率为2900*600/60=29KHz，Z相（电机转一圈编码器产生1个脉冲）脉冲频率为2900/60=48Hz。

汇川变频器具有高速计数输入通道，最高可达100KHz，满足脉冲计数的速度要求；ABB变频器不具有高速计数通道，即使以编码器Z相脉冲输入，经计数通道，所采集信号的稳定性与可靠性均达不到指标要求。因此，对于ABB变频器，需要对Z脉冲进行分频。

2 电路设计及信号分析

根据问题分析设计电路图主要包含以下部分：稳压隔离电源的设计、光电隔离放大器的设计、信号滤波的设计以及分频计数输出的设计。

设计稳压隔离电源选用B2424S-2W芯片，可以直接采用变频器本身的24V电源，经过隔离，去除干扰信号。光电隔离放大器的作用是隔离输入输出信号，减少干扰，同时对输入信号起放大作用。

滤波电路设计如图1所示，输入信号在LM385电压跟随器的作用下放大电流，二极管4148起快速放电作用，使电容快速放电，通过RC滤波电路使信号趋于平稳，去除干扰信号。

滤波效果如图2、图3所示。图2为滤波之前信号波形，明显为三角锯齿波，变频器可能会遗失信号，导致计数错误。经过滤波电路之后，形成的波形如图四所示，波形为方波，信号平稳，能够稳定并且准确地传输到分频电路中。

分频电路设计如图4所示，采用芯片CD4520进行分频，拨码开关HAM-40H通过选择不同的通道，可以输出不同的分频倍数，可进行二分频，四分频，八分频等。引脚11为脉冲输出端，通过输出端接到变频器输入端口，可以实现稳定计数功能。

3 结语

分频计数电路是电路设计的基本电路。通过设计分频计数器，实现工业控制要求，使编码器能够顺利采集脉冲信号，从而转化为公里数，达到国家汽车检测标准。经过制板调试，最终使分频电路稳定工作，实现分频，在汽车检测线上得到广泛应用。

参考文献

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