測(cè)速編碼器工作原理

測(cè)速編碼器一般與軸相聯(lián)，測(cè)速編碼器的脈沖量是固定的，在軸旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，測(cè)速編碼器就會(huì)輸出脈沖，PLC或計(jì)數(shù)器收到脈沖，根據(jù)軸轉(zhuǎn)的速度不同時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)收到的脈沖總量是不一樣的，速度就表現(xiàn)在這里了，根據(jù)脈沖量與實(shí)際轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度就可以算了真實(shí)的速度米/分鐘。

電機(jī)的速度檢測(cè)在電機(jī)控制中是十分重要的，特別是需要根據(jù)精確轉(zhuǎn)子位置控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的應(yīng)用場(chǎng)合，如位置伺服系統(tǒng)。電機(jī)控制系統(tǒng)中的位置檢測(cè)通常有：微電機(jī)解算元件，光電元件，磁敏元件，電磁感應(yīng)元件等。這些位置檢測(cè)傳感器或者與電機(jī)的非負(fù)載端同軸連接，或者直接安裝在電機(jī)的特定的部位。其中光電元件的測(cè)量精度較高，能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的機(jī)械位置，從而間接的反映出與電機(jī)連接的機(jī)械負(fù)載的準(zhǔn)確的機(jī)械位置，從而達(dá)到精確控制電機(jī)位置的目的。

光電編碼器測(cè)速方法

光電編碼器是一種數(shù)字式角度傳感器， 它能將角位移量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電脈沖進(jìn)行輸出，主要用于機(jī)械轉(zhuǎn)角位置和旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)與控制。在以光電編碼器構(gòu)成的測(cè)速系統(tǒng)中，常用的測(cè)速方法有三種，即 “M法”、“T法”和“M/T法”。加速度值理論上只要根據(jù)上述方法測(cè)得的相鄰兩個(gè)速度點(diǎn)的速度差及其間隔時(shí)間即可計(jì)算得到。在分析、比較現(xiàn)有的基于光電編碼器的各種測(cè)速方法的基礎(chǔ)上提出了一種新的方法，具有較高的測(cè)速精度和實(shí)時(shí)性。

以下為常用的幾種基于光電編碼器的測(cè)速方法?！癕法”測(cè)速--通過(guò)測(cè)量一段固定的時(shí)間間隔內(nèi)的編碼器脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速，適用于高速場(chǎng)合。“T法”測(cè)速--通過(guò)測(cè)量編碼器兩個(gè)相鄰脈沖的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速，適用于速度比較低的場(chǎng)合，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)其準(zhǔn)確性較差?！癕/T 法”測(cè)速--“M/T法”則是前兩種方法的結(jié)合，同時(shí)測(cè)量一定個(gè)數(shù)編碼器脈沖和產(chǎn)生這些脈沖所花的時(shí)間，在整個(gè)速度范圍內(nèi)都有較好的準(zhǔn)確性，但是對(duì)于低速，該方法需要較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，無(wú)法滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。

基于光電編碼器的新的測(cè)速方法，“M/T法”綜合了“M法”和“T法”的優(yōu)點(diǎn)，但低速段動(dòng)態(tài)響應(yīng)太慢，因此如果能夠根據(jù)速度情況實(shí)時(shí)改變“M/T法”中的1M值，隨著速度的降低減少 1M的值，就可以改善“M/T法”在低速段測(cè)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的問(wèn)題?；谶@個(gè)原理，通過(guò)相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種高精度的測(cè)速方法。其測(cè)速原理與相對(duì)誤差的計(jì)算表面上和“M/T法”沒(méi)有區(qū)別，而實(shí)際上“M/T法”的采樣周期總是產(chǎn)生1M個(gè)編碼器脈沖的時(shí)間，隨著轉(zhuǎn)速升高，編碼器脈沖頻率變大，采樣周期逐漸變小，其相對(duì)誤差增大了；而提出的測(cè)速方法由于1M的值可以隨速度改變，在高速段增加1M值使得采樣周期基本不變。因而其相對(duì)誤差也基本不變，在低轉(zhuǎn)速段，1M值可降到1，滿(mǎn)足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求，而相對(duì)誤差與“M/T法”相差很小。以上提到的各種測(cè)速方法誤差分析都建立在編碼器脈寬是均勻的基礎(chǔ)上的。而普通的編碼器的制造偏差在0.5%左右，如果不加以處理，將會(huì)大大影響測(cè)速精度。

對(duì)比分析了常用的各種基于光電編碼器的測(cè)速方法的原理、相對(duì)誤差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)上提出了一種新的高精度的測(cè)速方法。通過(guò)相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)使得新的測(cè)速方法在測(cè)速精度和相對(duì)誤差上和“M/T法”相近，并且很好解決了“M/T法”在低速段動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的問(wèn)題。針對(duì)編碼器脈寬不均勻性問(wèn)題，提出了用線性最小二乘法根據(jù)之前的n個(gè)點(diǎn)預(yù)測(cè)當(dāng)前點(diǎn)速度值的方法，很好的提高了測(cè)速精度。通過(guò)對(duì)之前m個(gè)測(cè)得的速度點(diǎn)采用線性最小二乘法擬合計(jì)算斜率的測(cè)加速度方法簡(jiǎn)單實(shí)用，而且可以得到較高的測(cè)量精度。