基于增量式光电编码器的电机测速研究.pdf

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1、基于增量式光电编码器的电机测速研究刘玉凤，刘学军(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)ResearchonMeasuringtheSpeedofMotorBasedonIncreamentalOptical——electricalEncoderLIUYu—feng，LIUXue—jun(CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：基于增量式光电编码器工作原理，提出变编码器对电机的速度进行检测。M／T

2、法，实现对电机速度检测。仿真实验表明该方1增量式光电编码器原理及四倍频电案简单，易于实现，且测量准确度高，实时性好。路关键词：光电编码器；电机；测速；sCM；四倍频中图分类号：TP2121．1增量式光电编码器的工作原理文献标识码：A增量式光电编码器是一种体积小、精度高、响应文章编号：1001—2257(2010)10—0045—03速度快和性能稳定的转速与位置传感器，它在测控Abstract：Basedontheoperationalprincipleof领域得到了广泛的应用。增量式光电编码器是码盘increamentaloptical—electricalenco

3、der，thispaper随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位proposesavariableM／Tmethodtomeasurethe置变化的方向用计数器对脉冲信号进行加／减计数，speedofmotor．TheExperimentsuggeststhatthe以此达到位置检测的目的。通过采样固定时间的脉projectwhichiseasytoimplementhashighmeas—冲数，经过转换还可以得到速度。uringaccuracyandworksinreal—timewel1．1．2光电编码器四倍频电路设计与仿真Keywords：optical

4、—electricalencoder；motor；常用测角方法是将码盘1周分为n份，则每份measurethespeed；SCM；quadpumped对应的角度为360。／，在每1份中，码盘正转产生1个加脉冲，反转产生1个减脉冲[2]。其原理如图1所示，A，B为增量式光电码盘输出的2个相位差为0引言90。的方波脉冲信号。当B为低电平时，A的上升沿转速是各类电机中的一个重要物理量，目前国产生1个加脉冲，下降沿产生1个减脉冲。内外常用的测量转速的方法有离心式转速表测速A坦法、微电机测速法、光电码盘测速法以及霍尔元件测B速法n]。离心式转速表和微电机测速都有现成的测速仪表

5、，容易得到。但转速表或测速机都要与电机日／(。)同轴连接，增加了电机机组安装难度，另一方面有些图1增量式光电编码器工作原理为了提高码盘的测角精度，可以采用四倍频方电机功率很小，转速表或测速机消耗的功率占了电法。这种方法在每1份中，码盘正转产生4个加脉机大部分，所以对有些电机的测速，这2种方法不适冲，反转产生4个减脉冲。具体过程为：当A为低用。霍尔元件和光电码盘的测速方法基本类似，都电平时，B的下降沿产生1个加脉冲，上升沿产生1是在转轴上安装一个很轻巧的传感器，将电机的转个减脉冲；当A为高电平时，B的上升沿产生1个动信号通过霍尔元件或光电码盘转换为电脉冲，从加脉冲，下

6、降沿产生1个减脉冲；当B为低电平时，而通过计算电脉冲的个数来测速。其中光电元件的A的上升沿产生1个加脉冲，下降沿产生1个减脉测量精度相对较高，在此主要研究的就是利用光电冲；当B为高电平时，A的下降沿产生1个加脉冲，收稿日期：2010—07—01下降沿产生1个减脉冲[3]。若原本码盘旋转1周输《机械与电子>2010(io)·4S·出N个脉冲，引入四倍频方法后，码盘每旋转1周，D一1110，则S14口为低电平，在XA上就会产生1则输出4N个脉冲，这样光电码盘的分辨率就提高个加脉冲，XB口则没有输出；当A为低电平，B为了4倍，测速精度自然大大提高。采用D触发器和下降沿时，

7、Q一0，Q2—0，一0，Q一1，此时DD。4—16译码器实现鉴向和四倍频功能，具体的电路DD一1000，则S8口为低电平，在XA上就会产生如图2所示。首先A脉冲输入端为初始时刻设为01个加脉冲，XB口则没有输出。的频率可调的脉冲信号，这里假设周期为丁，B脉冲所以在正转的情况下，每个周期XA都输出4输入端为初始时刻设为T／4的与A同频率的脉冲个脉冲，XB没有输出，同理可以推出反转时XA口信号，这样满足了A脉冲超前B脉冲90。，且CLK没有输出，XB口输出了4个减脉冲。这样，此电路选用频率大于A脉冲频率8倍的时钟信号；然后通就实现了四倍频的功能，而且具备了鉴向功能，