开关磁阻电机光栅编码器研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表~2013年第2期(总第166期)开关磁阻电机光栅编码器的研究黄真，张智博，刘鹏宇(国电南瑞科技股份有限公司南京，210061)摘要：开关磁阻电机作为一种新型的高性能变速传动系统，速度与位置信号的反馈是必不可少的。本文旨在研制一种适用于12／8极开关磁阻电机的经济型光栅编码器，以完善并优化开关磁阻电机控制系统。首先设计了光电信号采集电路，对速度与位置的检测方法做了分析、比较等研究，确定了一种变M／T法测速方案，并且进行了测试实验以及误差分析。关键词：光栅编码器；光电检测；M／T；

2、码盘Absm~--t：Switchedreluctancemotorasanewtypeofhigh·performancevariablespeeddrives，speedandpositionsignalfeedbackisessentia1．Thispaperaimstodeveloponeforthe12／8poleswitchedreluctancemotorofeconomicgratingencoder,inordertoimproveandoptimizetheswitchedreluctancemotorcontr

3、olsystem．Firstopticalsignalacquisitioncircuitdesign，analysis，comparisonandresearchonthespeedandpositiondetectionmethodtodetermineavariationofM

4、Tlawvelocimetryprogram，andtestexperimentsanderroranalysis．Keywords：Gratingencoder；Photoelectricdetection；M／T：Codeddisk中图分类号：TN

5、27文献标识码：A文章编号：i001一g227(2013)一02—0011—020引言同时为适应控制、信号处理和远距离传输的要求。在编码开关磁阻电机作为一种新型的高性能变速传动系统，速度器内需对信号进行放大后输出，以保证必要的抗干扰能力。本与位置信号的反馈是一个重要环节。光栅编码器是一种集光、文选择集电极升压输出作为光电信号的输出方式，这样设计一机、电于一体的数字化检测装置，主要用于电机速度和位置的检方面可以提高抗干扰能力，另一方面可以与实验室现有开关磁测，是开关磁阻电机控制系统的重要组成部分。本文研究的目阻电机控制板匹配，方便进行

6、实验。在选择温度补偿方式时，经的就在于设计一种适用于开关磁阻电机的光栅编码器，提出一过对比选择了一种线性度高的热敏电阻，并应用估算法计算了种适用于开关磁阻电机的速度及位置检测方案，并采用新的编与热敏电阻串联和并联的电阻阻值。码方式和信号采集电路，以求为提高开关磁阻电机控制系统的可靠性做出贡献。2测速软件的设计使用传统的M／T方法虽然适合开关磁阻电机的速度检测，1光电检测系统的设计但也存在一定的局限性：一方面，设定的检测周期并不一定包为了克服传统光源的缺点，本课题选择了TOSHIBA公司的含整数个编码器输出脉冲，往往需要处理器计算AT

7、，这增加了TLN107A红外发光二极管和TPS808光敏三极管，以及Agilent公检测程序的复杂性；另一方面，整个的测速周期需要对和司的HEDS一9100高分辨率光电模块。HEDS一9100光电模块的△进行两次计数然后相加才能得出，而每一次计数都存在误内核作为增量光栅的检测元件，它的发光管材料为砷铝镓，发光差，必然使得总误差变大】。原理与普通红光二极管一样，发光角度为±5。，工作温度一40℃～其中，检测周期被定义为m，个编码器输出脉冲所用的时+100~C。接收管为双通道光电集成芯片，HEDS一9100光电模块间，按照M／I'法的转

8、速公式计算方法，这种改进后的M厂I’测速法也将光敏晶片和信号处理电路集成于一个半导体内，最大供电的转速公式和原M，I’法一样，也是n：6批，只是式中的m电压7v，最大输出电流5mA，工作温度一40~C~+100~C，感光时输是一个变量，随着转速n的改变，下一次测速的周期变为m，出高电平，无光时输出低电平，高电平为输入电压，低电平为个编码器输出脉冲所用时间，这里的m：等于上一次测得转速的0．4V，输出信号的上升时间为200ns，下降时间为50ns，响应频率n值取整再加1。可以达到200kHz，完全符合本课题的频率响应要求，并且它的分这

9、种测速方法实现起来比较容易，无需计算AT的值，由于辨力达到了0．01mm，本课题制作的直径67mm码盘的圆周上刻计数过程较少，可以有效地减小误差，在整个测量周期内，m划了2048条光栅，光栅间距0．1mm，所以它的分辨力能够满足要始终