资源描述：
《基于光电编码器速度反馈和控制技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于光电编码器速度反馈和控制技术 摘要：光电编码器具有很多优势，在很多行业都具有很广泛的应用，在速度反馈和控制技术方面，光电编码器也体现出了其无可比拟的优势，因此，我们研究光电编码器的速度反馈与控制技术极具意义。本文将从以下几个方面来分析光电编码器的速度反馈与控制技术。关键词：广电编码；速度；反馈；控制；技术中图分类号：TU71文献标识码：A文章编号：一、前言目前，广电编码器在国内的应用虽然很广泛，但是在速度反馈与控制技术仍然存在一定的开发和研究的潜力，因此，我们要对基于光电编码器的速度反馈与控制技术进行研究。二、光电编码器概念阐述手轮全称手动脉冲发生器，又称光电编码器。主要用于
2、数控机床：立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备，如造型新颖，移动方便，抗干扰，带载能力强；全塑料外壳，绝缘强度高，防油污密封设计；具备X1，X10，X100三档倍率，可实现4轴倍率切换；具备控制开关、急停开关可选，人性设计，便于操作。三、模拟与数字速度反馈方式的分析对比9输出模拟量反馈参数的常用器件有:测速发电机、测角模块、速率陀螺等。测速电机在早期的应用十分普遍,他具有测速精度较高、输出信号稳定等特点。但他体积一般较大,应用场合受到限制;长期工作会造成温度升高,引起输出信号的漂移,并且炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内,容易造成测速发电机片间短路。测角模块输出的
3、速度信号在低速时精度较差、并且杂波多、信噪比低,较少应用。速率陀螺由于自身的结构特点而对震动敏感,受震时反馈信号出现波动,会引起电机的振动,因此应用上有一定的局限性。模拟量的速度反馈一般以两种方式实现:在以电路闭环直接完成速度反馈的方式中,控制数据经D/A转换产生的模拟量作为给定信号,反馈信号与给定信号一起送至比较器电路形成反馈。在另一方式中,控制计算机通过A/D转换器对模拟速度反馈信号进行数据采集,并与代表给定速度的数据进行比较运算,输出合适的控制信号。而数字式速度反馈与控制是通过对光电编码器输出脉冲进行计数,将所得数据直接送给计算机,无需A/D转换等环节,并通过数字I/O口直接
4、输出PWM控制脉冲。光电编码器的输出同时也提供了位置环的信息,通过相应的程序解算,也可以完成位置环的控制。四、光电编码器的测速原理及应用1、光电编码器的测速原理9采用光电编码器完成反馈控制的原理如图1所示。光电编码器与电动机主轴直接联接,从而使编码器转速与电机完全一致。其工作原理是:光电编码器随电机旋转,产生与转速成正比的两相(A相、B相)相差90°相位角的正交编码脉冲。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转。A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向。由此可测出电机转速与转向。光电编码器在低速时输出脉冲数较少,按一般的方法应用很难保证精确性。为了提高测
5、量精度和分辨率,除选用高分辨的光电编码器外,还可以将编码器的输出脉冲进行多倍频细分,再由计数器对产生的多倍频脉冲信号进行计数。通过测量时间T和在时间T内计数器对被测脉冲信号的计数值Md,计算后就可以确定电机的转速。速度给定数据由主控计算机送来,与实测的转速数据相比较,控制系统根据比较结果输出控制参数,完成速度反馈的闭环控制。2、常用的测速方法介绍9常用的测速方法有3种:分别为T法、M法和M/T法。T法是通过计量编码器两个相邻脉冲的时间间隔来确定转速,该方法在转速高时准确性较差,一般适用于速度比较低的场合;M法是通过测量一段固定时间内编码器的脉冲数来确定转速,适合于高速场合;而M/T
6、法则是前两种方法的结合,在整个速度范围内都有较好的准确性。但在低速时为保证结果的准确性,该方法需要较长的检测时间,这样就无法满足转速检测系统的快速动态响应指标,因而又出现了变M/T测速法。变M/T测速法原理如图2所示。所谓变M/T法,是指测速过程中,既检测光电编码器计数脉冲Md,还同时检测高频时钟脉冲Mt,检测时间T始终等于Md个脉冲信号周期之和。Md个数可预置,但显然检测时间T不是固定的,T随着转速的升高而减少。变M/T法测量原理如图1所示。其中测量时间T由高频时钟脉冲计取,即T=Mt×To,Mt为高频时钟脉冲计数值,To为高频时钟周期。3、ADUC824在数字反馈中的应用由分立
7、器件构成的变M/T法测量电路存在着电路结构复杂的缺点,除电阻、电容外,还需要多片门电路、触发器、外围芯片等,器件多功耗大。易受外界噪声的干扰,可靠性较差。ADUC824是AD公司新推出的8051内核高性能系统型单片机,内部集成了A/D,D/A,FLASH,WDT,μP监控电路、温度传感器、SPI和I2C总线接口等丰富资源,体积小、功耗低、非常适合用于各类智能变送器、智能传感器等领域。可在线调试,并具备工业级的温度范围。用ADUC824为核心完成光电编码器速度反馈系统的
