TI公司的TIDA-01421是用于无传感器位置测量的汽车有刷马达脉冲计数器参考设计,可配置用于许多DC马达解决方案,具有共模式输入范围宽-14V到80V,工作电压9-18V电池,工作脉冲频率范围100Hz-1.3kHz,马达最大电流+/-16A,和MSP430™ LaunchPad™开发板接口简单,是高精度测试解决方案.主要用在存储器座椅,电动车窗,侧镜,电梯门和电源箱.本文介绍了TIDA-01421主要特性,框图,和MSP-EXP430FR6989 LaunchPad™连接图以及电路图,材料清单和PCB设计图.

The demand to retain memory on the position of theseat, window, sliding door, mirror, lift-gate, and othersdriven by that motor has increased as small motorswithin the modern automotive vehicle continue toevolve. Existing solutions utilize multiple magneticsensors attached to the body of a motor to provide afeedback loop to the motor control module.

A sensorless approach provides redundancy forexisting solutions and, in some cases, removes therequirement for motors with sensors attached. Thesensorless approach has become increasingly popularthrough the implementation of an in-line, current-sense　signal-conditioning circuit. This design provides asolution that is easily modifiable for many automotivemotor systems that control position measurement.

Motor position memory is being applied in more areas of the automotive vehicle including configurationand comfort settings for different driver profiles as well as diagnostics for more efficient and smartercontrol of the motor. The demand for more cost-efficient and easily-configurable solutions for manydifferent motor types has increased. For example, the seats in a vehicle can feature many axes ofmovement and ergonomic adjustment all controlled by individual motors. Existing memory solutions forthese seats require motors with magnetic Hall-effect sensors plus the additional extra wiring for eachsensor. Sensorless position measurement reduces the requirement for this many sensors and wiring bysensing the in-line motor current at the seat control module itself.

A sensorless approach is possible for brushed DC motors due to the effect that the back-electromagneticforce (BEMF) has on the motor current seen entering the motor. As the motor rotates, the impedanceseen by the BEMF periodically changes due to the nature of the DC motor brushes making contact withmultiple poles of the motor and effectively shorting some of the motor windings. This change in impedancechanges the measured current in a very periodic pattern proportional to the actual speed of the motor.

This system provides a way to measure this varying in-line motor current, filter and condition the resultantsignal, then provide a 3.3-V digital logic level series of rising and falling edges for a digital processor tocount and analyze for accuracy and feedback to the main motor controller. With some simple changes incurrent sense resistor values, gain settings, and filter bandwidths, this solution can quickly be modified foruse with many small motor systems.

TIDA-01421资料：

TIDA-01421资料.pdf

TIDA-01421主要特性:

• Configurable for Many DC Motor Solutions

• Wide Common Mode Input Range for In-line MotorCurrent Sensing

• Operational for Typical 9-V to 18-V Battery Supply

• Simple Interfacing With MSP430™ LaunchPad™Development Kit for Interfacing and Digital Capture

• Highly Accurate Test Solution

TIDA-01421应用:

• Memory Seats

• Power Windows

• Lift Gate and Power Trunk

• Side Mirrors

TIDA-01421系统主要指标:

图1.参考设计TIDA-01421外形图

TIDA-01421 Automotive Brushed-Motor Ripple Counter Reference Design for Sensorless Position Measurement Board Image

图2.参考设计TIDA-01421框图

图3.参考设计TIDA-01421 PCB顶层3D透视图

图4.参考设计TIDA-01421和MSP-EXP430FR6989 LaunchPad™连接图

图5.参考设计TIDA-01421电路图

参考设计TIDA-01421材料清单:

图6.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(1)

图7.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(2)

图8.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(3)

图9.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(4)

图10.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(5)

图11.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(6)

图12.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(7)

图13.参考设计TIDA-01421 PCB设计图(8)

脉冲计数器

计数器是数字系统中用得较多的基本逻辑器件。计数器采用全自动贴片封装工艺，具有很强的抗干扰能力，并具有多种输出功能和控制功能，多种计数模式，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。

用处

脉冲计数器当前应用范围主要有电表、水表、煤气表以及光电等等;下面就依水表计数模块简要讲述一下计数器的基本功能、操作方法及其技术参数等。

1、 水表脉冲自动计数功能。通讯时不妨碍计数;

2、 具有RS485自由协议或ModBus协议通讯功能;

3、 断电保持数据功能;

4、 通过计算机软件对模块内的地址、数据写功能和数据读功能;

5、 故障诊断输出功能;

6、 水表模块一般安装在现场，需要防水、防潮、防冻、防高温。具有抗干扰能力;

技术要求及操作方法

1、 水表脉冲一般为干簧管信号，水表计数要防止抖动、不丢脉冲。在程序设计时，脉冲计数的优先级要大于其他程序的优先级。水表脉冲计数自动保存在模块内的存储器里。

2、 水表计数模块具有RS485自由通讯协议功能或者ModBus协议通讯功能，自由通讯协议应该简单明了，容易应用。

3、 水表计数模块供电电源分外部供电和电池供电，并且电路板上要有容量大一点的电容。外部供电为DC24V，当用外部供电时，电池停止供电;当外部供电中断时，电池供电，当外部供电和电池供电都中断后，电容供电。当外部供电或者电池供电中断后，要有报警信号输出。电池选用市场上的通用电池。

4、 计算机根据RS485通讯协议或者ModBus通讯协议能对模块的地址进行更改、对模块里的数据进行设置。并能读出模块的地址、计数数据、报警信息等。

5、 水表模块的封装应防水、防潮、放静电、防冻、防高温，易于安装、拆卸和维护。

6、 所有接线端子要至少能接0.5m2 线径的RVV或BVR电缆。

电气参数

外部电源输入VDD： DC12V~DC30V 100mA

脉冲输入： VDD±0.5V

脉冲宽度： ≥2ms

工作温度： -10~70℃

通讯速率： 1200bps/s、2400 bps/s、4800 bps/s、9600 bps/s、 19200 bps/s可选

波特率： 1200bps/s

485地址： 1

去抖时间： 1ms

脉冲数量作为数据加1： 1个脉冲

TI (德州仪器)

德州仪器(Texas Instruments)，简称TI，是全球领先的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理(DSP)及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。TI总部位于美国德克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。

产品分类

1.数据转换器(Data Converter) IC -

①模数转换ICA/D - ADS、TLV、TLC、THS;

②数模转换ICD/A - DAC、TLV、TLC、THS;

③触摸屏控制器IC- TSC;

④ 音频编解码IC - PCM、TPA、TLV、TAS、DSD;

⑤ CCD控制器IC - VSP;

⑥模拟前端控制IC(超声波、x射线)- AFE;

⑦视频编解码器IC -TVP;

⑧ V/F和F/V转换器IC - VFC;

2.电源管理(Power Management) IC -

① 精密串联电压参考IC - REF;

② 并联电压参考IC - LM4040;

③ 电池管理IC、实时时钟IC、无线电源IC、非易失性RAM IC - BQ;

④ 电源模块 - DCx、PTx;

⑤ 功率Mosfet IC　- CSD;

⑥ PWM控制器 - UCC;

⑦ 数字功率IC PWM、MosFet控制器IC - UCD;

⑧ 马达PWM驱动器IC - DVR;

⑨ 一般电源管理IC - TPS;

3. 放大器(Amplifier)IC -

① 运算放大器IC - OPA、TLC、TLE、TLV ;

② 仪表/差分放大器IC - INA;

③ 对数放大器IC - LOG;

④ 可编程增益放大器IC - PGA;

4. 接口 (Interface) IC　-

① USB接口IC - TUSB;

② 1394接口IC - TSB;

③ CAN接口IC - SN65HVD23;

④ RS232接口IC - MAX232、GD232等;

⑤ RS485接口IC - SN65HVD;

⑥ SCSI接口IC - UCC56;

⑦ PCI接口IC - PCI、XIO;

⑧ RF、IF接口IC - CC、GC、TRF ;

⑨显示接口IC –TFP ;

⑩ 隔离器IC - ISO;

①① 串行解串IC - SLK、TLK;

①② UART接口IC - TL16;

5. 逻辑器件 (Logic)IC -触发器IC锁存器IC寄存器IC 缓冲器IC 驱动器IC 收发器IC - SN74/54系列IC、CD74系列IC等;

6. 处理器 (Processor)IC -

① DSP IC　- TMX320、TMS320;

② 超低耗微控制器IC - MSP430[2] 、LMxS;

③数据转换器片上系统IC – MSC等;

④ Arm Cortex A8/A9 - OMAP/AM35x/AM18x/AM17x;