光電編碼器在電機控制中的應用
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光電編碼器在電機控制中可以用來(lái)測量電機轉子的磁場(chǎng)位置和機械位置以及轉子的磁場(chǎng)和機械位置的變化速度與變化方向。下面就我就光電編碼器在這幾方面的應用方法做一下介紹。
?。ㄒ唬?、使用光電編碼器來(lái)測量電機的轉速
可以利用定時(shí)器/計數器配合光電編碼器的輸出脈沖信號來(lái)測量電機的轉速。具體的測速方法有M法、T法和M/T法3種。
M法又稱(chēng)之為測頻法，其測速原理是在規定的檢測時(shí)間Tc內，對光電編碼器輸出的脈沖信號計數的測速方法，如圖2所示，例如光電編碼器是N線(xiàn)的，則每旋轉一周可以有4N個(gè)脈沖，因為兩路脈沖的上升沿與下降沿正好使編碼器信號4倍頻?，F在假設檢測時(shí)間是Tc，計數器的記錄的脈沖數是M1，則電機的每分鐘的轉速為
在實(shí)際的測量中，時(shí)間Tc內的脈沖個(gè)數不一定正好是整數，而且存在最大半個(gè)脈沖的誤差。如果要求測量的誤差小于規定的范圍，比如說(shuō)是小于百分之一，那么M1就應該大于50。在一定的轉速下要增大檢測脈沖數M1以減小誤差，可以增大檢測時(shí)間Tc單考慮到實(shí)際的應用檢測時(shí)間很短，例如伺服系統中的測量速度用于反饋控制，一般應在0.01秒以下。由此可見(jiàn)，減小測量誤差的方法是采用高線(xiàn)數的光電編碼器。
M法測速適用于測量高轉速，因為對于給定的光電編碼器線(xiàn)數N機測量時(shí)間Tc條件下，轉速越高，計數脈沖M1越大，誤差也就越小。
T法也稱(chēng)之為測周法，該測速方法是在一個(gè)脈沖周期內對時(shí)鐘信號脈沖進(jìn)行計數的方法，如圖3所示。例如時(shí)鐘頻率為fclk,計數器記錄的脈沖數為M2，光電編碼器是N線(xiàn)的，每線(xiàn)輸出4N個(gè)脈沖，那么電機的每分鐘的轉速為
為了減小誤差，希望盡可能記錄較多的脈沖數，因此T法測速適用于低速運行的場(chǎng)合。但轉速太低，一個(gè)編碼器輸出脈沖的時(shí)間太長(cháng)，時(shí)鐘脈沖數會(huì )超過(guò)計數器最大計數值而產(chǎn)生溢出;另外，時(shí)間太長(cháng)也會(huì )影響控制的快速性。與M法測速一樣，選用線(xiàn)數較多的光電編碼器可以提高對電機轉速測量的快速性與精度。
M/T法測速是將M法和T法兩種方法結合在一起使用，在一定的時(shí)間范圍內，同時(shí)對光電編碼器輸出的脈沖個(gè)數M1和M2進(jìn)行計數，則電機每分鐘的轉速為
實(shí)際工作時(shí)，在固定的Tc時(shí)間內對光電編碼器的脈沖計數，在第一個(gè)光電編碼器上升沿定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，同時(shí)開(kāi)始記錄光電編碼器和時(shí)鐘脈沖數，定時(shí)器定時(shí)Tc時(shí)間到，對光電編碼器的脈沖停止計數，而在下一個(gè)光電編碼器的上升沿到來(lái)時(shí)刻，時(shí)鐘脈沖才停止記錄。采用M/T法既具有M法測速的高速優(yōu)點(diǎn)，又具有T法測速的低速的優(yōu)點(diǎn)，能夠覆蓋較廣的轉速范圍，測量的精度也較高，在電機的控制中有著(zhù)十分廣泛的應用。
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