用低成本元器件的電路測量電機速度

　　本設計實(shí)例使用一個(gè)微控制器，一個(gè)16×2鍵LCD，還有一個(gè)旋轉編碼器，用于測量并虛擬顯示一只電機的速度（圖1）。增量編碼器耦合于電機軸上，測量電機轉子的速度，它產(chǎn)生一個(gè)與電機速度成正比的正交脈沖。1024脈沖旋轉編碼器是Hengstler公司的RS-32-0/1024ER.11KB。電機旋轉速度wR的計算方法是在某個(gè)時(shí)間周期tP內，對編碼器軸的轉數nV作計數。nV的計算方法是，統計在這個(gè)固定時(shí)間tP內的脈沖數nP：對此編碼器nV=nP/1024。旋轉速度為

　　其中d=60/(tP×1024)rpm表示所測速度的分辨率。欲為此應用獲得1rpm的分辨率，作為時(shí)基的固定周期為（60/1024=58.59）ms。在本設計實(shí)例中，使用了Microchip公司的低價(jià)微控制器PIC16F873即IC1完成運算。該微控制器亦驅動(dòng)LCD即IC2，它以每分鐘轉數為單位顯示旋轉速度。

　　用一個(gè)與參考文獻1中電路類(lèi)似的方式，在IC1的RB0/INT輸入加上編碼器的正交脈沖，它在脈沖的上升沿產(chǎn)生一個(gè)高優(yōu)先中斷?？梢杂眠@些中斷通過(guò)計數器的增長(cháng)計算nP，當達到固定周期tP時(shí)計數器初始化。此外，微控制器的內

部8bit定時(shí)器Timer0寄存tP，它在14.3MHz的時(shí)鐘頻率fCLK下每286ms產(chǎn)生一個(gè)tM（定時(shí)器中斷）：tM=4×28/fCLK/4=286ms。這個(gè)計算意為，修正時(shí)基tP需要205個(gè)定時(shí)器中斷（tP/tM）。根據方程，當計數器到達這個(gè)時(shí)間時(shí)，計數值nP就確定了旋轉速度。最后，該值顯示在LCD屏幕上。

　　另外，如果控制系統必須測量旋轉速度，則需要一個(gè)數模轉換。但不必增加昂貴的DAC也可以完成這個(gè)轉換，方法是將微控制器的PWM（脈沖寬度調制）加到由R2、R3、C4、C6和IC3構成的一個(gè)低通濾波器上。PWM信號的頻率為20kHz，低通濾波器的截止頻率為160Hz，遠低于PWM頻率。在本設計中，PWM信號的最大占空比周期對應的旋轉速度為1500rpm。

　　可以從Microchip下載IC1程序的源碼，并用MPLab作匯編?？梢愿鶕褂玫木幋a器以及方程的分辨率，在軟件中修改各個(gè)常量。