旋轉編碼器在線(xiàn)速度檢測控制中的應用

O 引言
在電纜生產(chǎn)線(xiàn)上，通常需要檢測電纜的走線(xiàn)速度，用來(lái)控制收線(xiàn)電機的轉速和計算線(xiàn)纜的長(cháng)度。成纜工藝參數的穩定，直接關(guān)系到電線(xiàn)電纜的質(zhì)量。
該項目是為某電纜廠(chǎng)的技術(shù)改造項目，要改造的設備是利用束線(xiàn)原理制造的盤(pán)絞式成纜機，改造的內容是更換全部電氣控制系統。這種成纜機的放線(xiàn)盤(pán)固定，而收線(xiàn)盤(pán)固定在盤(pán)絞架上同時(shí)完成絞合和收線(xiàn)的雙重運動(dòng)。工作時(shí)，在線(xiàn)纜盤(pán)直流電機的帶動(dòng)下，完成電纜的收線(xiàn)運動(dòng)，在排線(xiàn)電機的帶動(dòng)下實(shí)現電纜在收線(xiàn)盤(pán)的整齊排列。在大盤(pán)電機的帶動(dòng)下，通過(guò)齒輪箱帶動(dòng)盤(pán)絞架實(shí)現軸向旋轉，完成電纜絞合運動(dòng)，是保證節距的關(guān)鍵。線(xiàn)速度是由收線(xiàn)盤(pán)的旋轉速度決定的，如果收線(xiàn)電機的轉速恒定，收線(xiàn)盤(pán)隨著(zhù)收線(xiàn)軸的變粗，線(xiàn)速度會(huì )增大，因此，為保證收線(xiàn)速度恒定，要逐漸降低收線(xiàn)電機的轉速。

1 系統設計原理
根據電纜的生產(chǎn)工藝要求，不同型號的電纜，其走線(xiàn)速度是恒定的。通常，電纜的運行速度是由電纜帶動(dòng)旋轉編碼器來(lái)檢測的。電纜線(xiàn)速度測速示意圖如圖1所示。

該項目中，采用的旋轉編碼器的型號是TRDJ1000系列，旋轉一周輸出1 000個(gè)脈沖。因此，根據在一定時(shí)間內檢測到的脈沖數，就可以計算出電纜的走線(xiàn)速度。實(shí)際應用中，將其與一加工精度極高、周長(cháng)為500 mm的旋轉編碼器測量主動(dòng)輪與旋轉編碼器同軸安裝，主動(dòng)輪與電纜接觸。在電纜生產(chǎn)運動(dòng)過(guò)程中，依靠摩擦力拉動(dòng)測量輪旋轉，這樣就把電纜的直線(xiàn)位移(長(cháng)度)轉化為旋轉編碼器的脈沖數字信號輸出。
設旋轉編碼器每旋轉一周，其計數脈沖個(gè)數為NP(脈沖個(gè)數／轉)，則旋轉編碼器角分辨率(單位：(°)／個(gè))為：
P=360／NP
假定固定在旋轉編碼器轉軸上的主動(dòng)導向輪半徑為r m，則旋轉編碼器位移分辨率(單位：m／個(gè))為：
Ps=27πr／NP
這時(shí)，若計數脈沖個(gè)數為N(個(gè))，則由旋轉編碼器測量的位移量S(單位：m)為：
S=Ps·N
線(xiàn)纜走線(xiàn)速度V(單位：m／s)為：
V=S／T
式中：T為接收N個(gè)脈沖所用的時(shí)間(單位：s)。

2 硬件電路設計原理
該檢測電路以AT89C51單片機為控制核心，如圖2所示，旋轉編碼器輸出的脈沖，經(jīng)過(guò)電平轉換，變成O～5 V的TTL電平脈沖，送到AT89 C51單片機的外部中斷INT0端。每收到一個(gè)脈沖，單片機中斷一次，同時(shí)計數脈沖存儲器加1，與標準脈沖值比較后，單片機的P0口輸出給定值數字量，再經(jīng)過(guò)D／A轉換變成給定值模擬量，送給收線(xiàn)電機調速器，控制電機轉速。這里的D／A轉換芯片采用8位數據輸入，四路模擬量輸出的TLC7226IDW。如果需要提高電機轉速控制精度，可以選用其他10位、12位數據輸入的D／A轉換芯片。