带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用
带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用
增量式光电编码器基础
●增量式光电编码器示意图
●在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅，光栅一侧固定有光接收传感器，另一侧有固定光
源，使用时码盘随电机轴同步转动
●码盘转动产生A、B和Z信号，A和B存在90度的相位差，用以产生正交脉冲信号，测
定位置增量，Z信号每转一圈触发一个窄脉冲，用来做基准校准
QEP信号解码
●增量式旋转光电编码器输出A、B（占空比50%）和Z信号及其对应互补的差分信号，
滤波后经差动放大器分别输出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信号，接入到DSP的QEI 模块这些波形的时序如下图
●根据A、B信号相位超前或滞后可以判断转向，脉冲的上下沿捕捉可以产生4倍频信
号提高编码器的分辨率，脉冲累加计数用来计算转子相对于Z起始点的确切位置
带定位信号U、V和W信号的增量式光电编码器
●U、V和W信号用来给转子做初始定位，这三个脉冲互差120o电角度方波信号类似于直
流无刷电机位置传感器HALL的输出信号，在一个电角度周期，三个信号的输出组成6个状态，每个状态60o电角度
●要使U、V和W信号能判断转子的初始定位，需要将U相信号上升沿和电机反电势和由
负到正过零点位置对齐
增量式光电编码器初始位置
●编码器U信号和Z信号的关系
●上面提及U、V和W信号类似于直流无刷的HALL传感器的信号，通常使用HALL使用时
已经把1个HALL安装到A相电机绕组磁势轴线位置，另外两个依次按照120o电角度顺序安装好，这样U相信号上升沿和电机A相反电势和由负到正过零点位置对齐，该位置定义为初始位置，此时。绕组A相轴线和转子D轴对齐
●编码器安装好后，U相信号上升沿位置也就确定，所以编码器的初次安装一般而言需要
将U相信号标定到A相电机绕组磁势轴线位置
●Z信号触发信号通常而言和编码器U相信号上升沿对齐，如果有偏差，需要加上校正因
子，这样Z信号就能反应电机的U相反电势零点位置即初始位置的位置
●编码器安装好后，编码器U相信号和Z触发信号的位置是固定的，和A相绕组轴线存
在着对应关系，但电机转子的位置是随机的，可能在0到360o电角度6个扇区之间的任何一个位置，每个扇区的轴线与转子的D轴是随机的，定义该值θz。θz的物理含义是：每个扇区的轴线与转子D轴位置的差值。该差值是物理存在的，在矢量控制之前必须要学到
转子相位初始化
●对于采用带U,V,W磁极信号的编码器来说,采用这个编码器能够把一个电角度周期分
成6个区间。当系统上电时，检测U,V,W三相的状态能够知道当前在哪个区间（0~5）,从而得到θe=θZ+n*60+30.
●由于U,V,W只能分辨60o电角度，以0区间为例，电角度表示范围在0~60o之间，取
其中间值30o代表当前位置
●对于磁钢表贴式永磁电机，通常采用id=0的控制方式，定子磁链矢量超前转子D轴90
o时力矩最大，用编码器U、V和W相脉冲信号定位时由于有30o的电角度误差，所以定子磁链矢量超前磁极位置不一定刚好是90o，而是在60o-120o之间。这时转矩不是最大，但足够启动电机，当Z信号触发脉冲到来时就能重新修正转子的位置，之后使用A、B 脉冲的信号获取精确的转子位置信号
●下图为教科书通常的转子相位初始化示意图
编码器使用教程与测速原理
编码器使用教程与测速原理 我们将通过这篇教程与大家一起学习编码器的原理，并介绍一些实用的技术。 1.编码器概述 编码器是一种将角位移或者角速度转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，我们可以通过编码器测量到底位移或者速度信息。编码器从输出数据类型上分，可以分为增量式编码器和绝对式编码器。 从编码器检测原理上来分，还可以分为光学式、磁式、感应式、电容式。常见的是光电编码器（光学式）和霍尔编码器（磁式）。 2.编码器原理 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光码盘和光电检测装置组成。光码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，检测装置检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。 霍尔编码器是一种通过磁电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。霍尔编码器是由霍尔码盘和霍尔元件组成。霍尔码盘是在一定直径的圆板上等分地布置有不同的磁极。霍尔码盘与电动机同轴，电动机旋转时，霍尔元件检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
可以看到两种原理的编码器目的都是获取AB相输出的方波信号，其使用方法也是一样，下面是一个简单的示意图。 3.编码器接线说明 具体到我们的编码器电机，我们可以看看电机编码器的实物。 这是一款增量式输出的霍尔编码器。编码器有AB相输出，所以不仅可以测速，还可以辨别转向。根据上图的接线说明可以看到，我们只需给编码器电源5V供电，在电机转动的时候即可通过AB相输出方波信号。编码器自带了上拉电阻，所以无需外部上拉，可以直接连接到单片机IO读取。
编码器测速
飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现 时间：2010-04-1411:53:10来源：电子设计工程作者：雷贞勇谢光骥五邑大学 2．1舵机工作原理 舵机在6V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。
测速编码器
测速编码器技术参数 电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。 一.光电编码器的介绍： 光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。 1、绝对式光电编码器 绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、…、1111。 按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电
飞思卡尔光电编码器测速程序
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测速编码器说明书
BEN测速编码器在智能车舵机控制中的应用2．1 舵机工作原理 舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2 舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。
51单片机PID调增量式光电编码器测速.
编码器输出的A向脉冲接到单片机的外部中断INT0，B向脉冲接到I/O端口P1.0。当系统工作时，首先要把INT0设置成下降沿触发，并开相应中断。当有有效脉冲触发中断时，进行中断处理程序，判别B脉冲是高电平还是低电平，若是高电平则编码器正转，加1计数；若是低电平则编码器反转，减1计数。 基于51单片机的直流电机PID闭环调速系统原理详解与程序 (2013-08-04 01:18:15) 转载▼ 标签： 分类：单片机 51单片 机 直流电 机 pid pcf8591 基于51单片机的直流电机PID闭环调速系统 1.电机转速反馈： 原理：利用光电编码器作为转速的反馈元件，设电机转一周光电编码器发送N个PWM波形，利用测周法测量电机转速。 具体实现：将定时器0设置在计数模式，用来统计一定的时间T内接受到的脉冲个数M个，而定时器0置在计时模式，用来计时T时间。则如果T时间接受到M个PWM波形，而电机转一圈发出N个PWM波形，则根据测周法原理，电机的实际的转速为：real_speed=M/（N*T），单位转/秒。若将定时器1置在计数模式，则PWM波形应该由P3^3脚输入。 代码实现：
//定时器0初始化，用来定时10ms void Init_Timer0(void) { TMOD |= 0x01; //使用模式1，16位定时器，且工作在计时模式 TH0=(65536-10000)/256; //定时10ms TL0=(65536-10000)%6; EA=1; //总中断打开 ET0=1; //定时器中断打开 TR0=1; //定时器开关打开 } // 计数器1初始化，用来统计定时器1计时250ms内PWM波形个数 void Init_Timer1(void) { TMOD |= 0x50; //使用计数模式1，16位计数器模式 TH1=0x00; //给定初值，由0往上计数 TL1=0x00; EA=1; //总中断打开 ET1=1; //定时器中断打开 TR1=1; //定时器开关打开 } //定时器0的中断服务子函数，主要完成脉冲个数的读取，实际转速的计算和PID 控制以及控制结 //果输出等工作 void Timer0_isr(void) interrupt 1 { unsigned char count; TH0=(65536-10000)/256; //重新赋值 10ms TL0=(65536-10000)%6;
运动控制-M法T法测速单片机程序设计
M法、T法测速单片机程序设计 摘要 本设计为M法、T法测速的单片机程序设计。使用STC89C52单片机作为控制器，使用该单片机的外部中断和定时器对编码器的输出的脉冲进行采样来计算出电机的转速。可以使用按键输入来调整M法、T法测速法中Z、Tc和Tt等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适应性。参数选择结果和电机转速计算结果均显示在LCD1602上。 关键字：STC89C52，M法、T法测速，LCD1602，电机转速 Ⅰ
Abstract This design as m, t-law velocity measurement of single-chip computer programming. Using STC89C52 single-chip computer as the controller, using the microcontroller's external interrupts and timers for encoder output pulse is sampled to calculate the speed of the motor. Can be adjusted using touchtone m, t law Velocimetry parameters such as z, Tt and Tc, as well as in speed measurement method of choice, as a way to enhance the adaptability of this design. Parameter selection and calculation of motor speed results are available on LCD1602. Keywords：STC89C52,M、T method, the LCD1602, Motor speed Ⅱ
编码器位置与速度检测
制作速度检测部件 实验报告 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：xxx 学号：xxx 实验时间：2012-2013学年第2学期
制作速度检测部件 一、实验原理： 1.利用外部中断0对信号源在一定时间内产生的脉冲进行计数，并对外部中断0设置为跳变沿中断(IT0=1) 2.利用定时器0进行计时，并在中断程序中读取这段时间内产生的脉冲数，再利用脉冲数与路程之间的对应关系求得编码器的速度。 3. 光电开关的使用，如图： 测速方法： M 法测速 测取c T 时间内旋转编码器输出的脉冲个数1M ，用以计算这段时间内的平均转速，称作Ｍ法测速，图12所示。电机的转速为 r/min 601 c ZT M n = ， M 法测速的分辨率： c c c ZT ZT M ZT M Q 60 60)1(6011= -+= M 法测速误差率： c T 1 M 图12 M 测速法原理图
% 1001%10060 ) 1(60 60%1111max ?=?-=M ZT M ZT M ZT M c c c δM 法测速适用于高速段， T 法测速 记录编码器两个相邻输出脉冲的间的高频脉冲个数M2，f0为高频脉冲频率，图13所示。 电机转速 r/min ZM f 60ZT 60n 2 t == T 法测速的分辨率： )1(6060)1(602202020-=--=M ZM f ZM f M Z f Q 或Zn f Zn Q -= 02 60 Ｔ法测速误差率： % 10011 %10060 60 )1(60%22 020 20max ?-=?-=M ZM f ZM f M Z f δ T 法测速适用于低速段。 M/T 法测速 把M 法和T 法结合起来，既检测TC 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T 法测速。采用M/T 法测速时，应保 2 M 2f M T t =图13 T 测速法 c T 1 M 2 M 图14 M/T 法测速原理图
M法与T法在编码器测速方面的区别和频率问题
编码器的测速原理：M/T法 大家都比较清楚在闭环伺服系统中，编码器的反馈脉冲个数和系统所走位置的多少成正比，但对于怎样通过编码器所反馈的脉冲个数来求得电机的旋转速度了解的人就不是很多了。 根据脉冲计数来测量转速的方法有以下三种：（1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速；（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为T法测速；（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T 法测速。以上三中测速方法中，M法适合于测量较高的速度，能获得较高分辨率；T法适合于测量较低的速度，这时能获得较高的分辨率；而M/T法则无论高速低速都适合测量。以下只对T法测速进行详细介绍。 T法测速的原理是用一已知频率fc（此频率一般都比较高）的时钟脉冲向一计数器发送脉冲，计数器的起停由码盘反馈的相邻两个脉冲来控制，原理图见图1。若计数器读数为m1，则电机每分钟转速为nM=60fc/Pm1(r/min) 图1 T法测速原理 其中P为码盘一圈发出的脉冲个数即码盘线数，m1为 相邻两个脉冲间高频脉冲个数。测速分辨率：当对应转速由n1变为n2时则分辨率Q的定义为Q=n2-n1，Q值越小说明测量装置对转速变化越敏感即分辨率越高。因此可以得到T法测速的分辨率为 Q=60fc/Pm1-60fc/P（m1+1）= n2M P/（60fc+ nMP） 由上式可见随着转速nM的降低，Q值越小，即T法测速在低速时有较高的分辨率。 MT法测速之定量分析 速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。脉冲测速最典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。定性分析： M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。 T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。 M法、T法各且优劣和适应范围，编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长(得考虑实时性)、计时单位也不能无限小，所以往往候M法、T法都无法胜任全速度范围内的测量。因此产生了M法、T法结合的M/T 测速法：低速时测周期、高速时测频率。 定量分析：
基于51单片机的光电编码器测速报告
课程设计报告 课程名称：微机原理课程设计 题目：基于51单片机的光电编码器测速
光电编码器是高精度位置控制系统常用的一种位移检测传感器。在位置控制系统中，由于电机既可能正转，也可能反转，所以要对与其相连的编码器输出的脉冲进行计数，要求相应的计数器既能实现加计数，又能实现减计数，即进行可逆计数。其计数的方法有多种，包括纯粹的软件计数和硬件计数。文中分别对这两种常用的计数方法进行了分析，对其优缺点进行了对比，最后提出了一种新的计数方法，利用80C51单片机内部的计数器实现对光电编码器输出脉冲的加减可逆计数，既节省了硬件资源，又能得到较高的计数频率。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，光电编码器和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机的光电编码器测速器。该系统有两个控制按键，分别用于控制每秒的转速和每分钟的转速，并将速度用1602液晶显示出来。该测速器测速精准，具有实时检测的功能，操作简单。 关键词：光电编码器，51单片机，C语言，1602液晶
一、设计任务与要求 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2 设计要求 (4) 二、方案总体设计 (5) 2.1 方案一 (5) 2.2 方案二 (5) 2.3 系统采用方案 (5) 三、硬件设计 (7) 3.1 单片机最小系统 (7) 3.2 液晶显示模块 (7) 3.3 系统电源 (8) 3.4光电编码器电路 (8) 3.5 整体电路 (9) 四、软件设计 (10) 4.1 keil软件介绍 (10) 4.2 系统程序流程 (10) 五、仿真与实现 (12) 5.1 proteus软件介绍 (12) 5.2 仿真过程 (12) 5.3 实物制作与调试 (13) 5.4 使用说明 (14) 六、总结 (15) 6.1 设计总结 (15) 6.2 经验总结 (15) 七、参考文献 (16)
基于51单片机的光电编码器测速
摘要 光电编码器是高精度位置控制系统常用的一种位移检测传感器。在位置控制系统中，由于电机既可能正转，也可能反转，所以要对与其相连的编码器输出的脉冲进行计数，要求相应的计数器既能实现加计数，又能实现减计数，即进行可逆计数。其计数的方法有多种，包括纯粹的软件计数和硬件计数。文中分别对这两种常用的计数方法进行了分析，对其优缺点进行了对比，最后提出了一种新的计数方法，利用80C51单片机内部的计数器实现对光电编码器输出脉冲的加减可逆计数，既节省了硬件资源，又能得到较高的计数频率。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，光电编码器和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机的光电编码器测速器。该系统有两个控制按键，分别用于控制每秒的转速和每分钟的转速，并将速度用1602液晶显示出来。该测速器测速精准，具有实时检测的功能，操作简单。 关键词：光电编码器，51单片机，C语言，1602液晶
目录 一、设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2 设计要求 (3) 二、方案总体设计 (4) 2.1 方案一 (4) 2.2 方案二 (4) 2.3 系统采用方案 (4) 三、硬件设计 (6) 3.1 单片机最小系统 (6) 3.2 液晶显示模块 (6) 3.3 系统电源 (7) 3.4光电编码器电路 (7) 3.5 整体电路 (8) 四、软件设计 (9) 4.1 keil软件介绍 (9) 4.2 系统程序流程 (9) 五、仿真与实现 (11) 5.1 proteus软件介绍 (11) 5.2 仿真过程 (11) 5.3 实物制作与调试 (12) 5.4 使用说明 (13) 六、总结 (14) 6.1 设计总结 (14) 6.2 经验总结 (14) 七、参考文献 (15)
深入浅出解析智能车测速部分
深入浅出解剖智能车测速部分 作者：IT民工在打滚 作者简介：笔者大一、二参加第三、四届智能车竞赛，大三担任校区实验 中心助理引导学校同学参加第五届智能车竞赛，荣获全国智能车竞赛电磁组竞 赛特等奖。自从大三开始到此刻一直从事运动控制系统开发，对运动控制了解 还算比较透切。在此，跟学弟们分享下他熟识的，望能对学弟们参加竞赛有所 帮助，让大家少走些弯路尽早走上自控的正轨，让咱们一起努力将咱们祖国自 控技术推向更高的台阶。当然更希望此文能抛砖引玉。文中有错漏地方还望各 位多多包涵。 智能车运动控制系统包含：运算处理器（MCU）、执行机构（有刷直流电机）、反馈机构（编码器或旋转变压器）。自动化行业里完成的运动控制系统 包含三环控制，三环控制分别为：电流环（转矩环），属于三环中的内环；转 速环，属三环中的中间环；位置环，属三环中的最外环。这三环运动控制算法 在不同系统有所取舍，有些系统只需用其中的一环或两环，例如：张力控制系 统只需用到电流环足以；智能车则需要电流环+速度环。据我了解几乎没有同 学上两环控制算法的，都是单单一个速度环（速度环PID）。要控制好电机应 该上两环控制，只有这样才能最好的发挥电机的驱动能力。这里稍微解析下吧，我们都知道当电机的力矩小于负载时，电机旋转速度将降低；电机输出的力矩 大于负载时，电机带动负载做加速运动；只有当电机输出力矩等于负载大小时，运动系统才进入匀速运行状态。当我们给小车一个速度值时，如比当前值大， 咱们得加大电机力矩，让车速尽快到达设定速度；如比当前速度小，则减少力 矩或者给反向力矩（刹车）。总言之，电流环是让车速尽快到达设定值。电流 环控制算法建议使用PI控制，信号处理频率10KHZ为宜（差点忘了提醒，上 电流环记得上电流取样电路哦，取样电路有霍尔取样或电阻取样两种方法，对 于智能竞赛上电阻取样法足以，此方法节约成本、电路简单）。速度环建议使 用PID控制算法、处理频率1KHZ就可以了。 上段讲解控制算法，接下来重点跟大家聊聊速度反馈部分。在工业自动化 上速度反馈传感器有编码器、旋转变压器两大类。旋转变压器输出模拟信号适 用于模拟量控制系统，其体积比较大，随着微处理器的发展其被选用得越来越少；编码器输出数字量抗扰性能较好、制造工艺简单、能很好与微处理器衔接，因此现代运动控制系统基本选用此传感器作为反馈单元。纵观各届竞赛同学们
M法与T法在编码器测速方面的区别和频率问题
编码器的测速原理： M/T法大家都比较清楚在闭环伺服系统中，编码器的反馈脉冲个数和系统所走位置的多少成正比，但对于怎样通过编码器所反馈的脉冲个数来求得电机的旋转速度了解的人就不是很多了。 根据脉冲计数来测量转速的方法有以下三种： （1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速；（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为T法测速；（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T法测速。 以上三中测速方法中，M法适合于测量较高的速度，能获得较高分辨率；T 法适合于测量较低的速度，这时能获得较高的分辨率；而M/T法则无论高速低速都适合测量。 以下只对T法测速进行详细介绍。 T法测速的原理是用一已知频率fc（此频率一般都比较高）的时钟脉冲向一计数器发送脉冲，计数器的起停由码盘反馈的相邻两个脉冲来控制，原理图见图 1。 若计数器读数为m1，则电机每分钟转速为nM=60fc/Pm1(r/min)图1 T法测速原理其中P为码盘一圈发出的脉冲个数即码盘线数，m1为相邻两个脉冲间高频脉冲个数。 测速分辨率： 当对应转速由n1变为n2时则分辨率Q的定义为Q=n2-n1，Q值越小说明测量装置对转速变化越敏感即分辨率越高。 因此可以得到T法测速的分辨率为Q=60fc/Pm1-60fc/P（m1+1）= n2M P/（60fc+ nMP）由上式可见随着转速nM的降低，Q值越小，即T法测速在低速时有较高的分辨率。
MT法测速之定量分析速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。 脉冲测速最典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。 定性分析： M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。 速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。 如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。 T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。 因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。 速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。 如要增加速度测量的上限，可以减码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。 M法、T法各且优劣和适应范围，编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长(得考虑实时性)、计时单位也不能无限小，所以往往候M法、T法都无法胜任全速度范围内的测量。 因此产生了M法、T法结合的M/T测速法： 低速时测周期、高速时测频率。 定量分析： M/T法中的“低速”、“高速”如何确定呢？假定能接受的误差范围为1%、M 法测得脉冲数为f, T法测得时间为t。
基于STC89C52光电码盘测速 C程序
基于STC89C52光电码盘测速C程序#include
LED1_data=dec/10; dec=dec % 10; LED0_data=dec; } /*显示程序*/ void display() { P0=table[LED3_data]; //个位 P2&=~0x01; delay(10); P2|=0x01; P0=table[LED2_data]; //十位 P2&=~0x02; delay(20); P2|=0x02; P0=table[LED1_data]; P2&=~0x04; delay(20); P2|=0x04; //百位P0=table[LED0_data]; //千位 P2&=~0x08; delay(20); P2|=0x08; } void main(void) { init(); TR0=1; //启动定时器0 TR1=1; while(1) { dectobit(f); display(); } }
增量式编码器与绝对式编码器的区别
增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z 相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。 信号输出: 信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。 如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。 A、A-， B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。 对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。 增量式编码器的问题： 增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决。 增量型编码器的一般应用: 测速，测转动方向，测移动角度、距离(相对)。 绝对型编码器（旋转型） 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗
光电编码器测速
实验三光电传感器转速测量实验 实验目的 1.通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。 2.通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。 实验原理 直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。 由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。图3.31说明了这四种形式的工作方式。 图3.31 光电传感器的工作方式 图3.32直射式光电转速传感器的结构图 直射式光电转速传感器的结构见图3.32。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即 n=f/N 式中：n - 转速f - 脉冲频率N - 圆盘开孔数。 反射式光电传感器的工作原理见图3.33，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、
反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。 n=f 如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。 图3.33 反射式光电转速传感器的结构图 实验仪器和设备 1. 计算机 n台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套 3. 并口数据采集仪（DRDAQ-EPP2）1台 4. 开关电源（DRDY-A）1台 5. 光电转速传感器（DRHYF-12-A） 1套 6. 转子/振动实验台（DRZZS-A）/(DRZD-A) 1 台 实验步骤及内容 1.光电传感器转速测量实验结构示意图如图3.34所示，按图示结构连接实验设备， 其中光电转速传感器接入数据采集仪A/D输入通道。 图3.34 转速测量实验结构示意图 2.启动服务器，运行DRVI程序，点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择 其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服务器”，开始监听8500端口。 3.打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联 机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。 4.在收藏菜单栏中选中“实验指导书”菜单项打开WEB版实验指导书，在实验目录中
一种光电编码器抗振动测速的方法
一种光电编码器抗振动测速的方法 李汉 (广州航海高等专科学校轮机系,广东广州510725) 摘要:介绍了传动轴振动对编码器输出信号的影响,提出一种甄别光电编码器输出干扰脉冲的方法,并结合M/T 测速方法,形成基于光电编码器的抗振动测速和判向的方法,同时给出实验测试的结果。实验结果表明抗振动测速方法是有效的,与非抗振动测速方法相比,不仅扩大了测速范围,而且精度要高,具有较好的应用价值。 关键词:光电编码器;测速;振动 中图分类号:TP212 文献标识码:A Method of Vibration -proof Speed Measurement B ased on Optical E ncoder L I Han (Department of Marine Engineering ,Guangz hou Maritime College ,Guangz hou 510725,Guangdong ,China ) Abstract :The influence of vibration of transmission shaft on output signals of encoder was introduced and provided a way to distinguish the output interference impulses of optical encoder.Integrated with M/T speed testing method ,a new method of vibration -proof speed and direction testing was formed.In the meantime the result of the experiment indicate that compared with traditional speed testing ,this method of vibration -proof speed testing is effective in that it can enlarge the area of speed testing and is more accurate ,thus being practi 2cally valuable. K ey w ords :optical encoder ;speed measurement ;vibration 基金项目:广州航海高等专科学校科研项目(200812B06) 作者简介:李汉(1971-),男,硕士,副教授,Email :seascope @https://www.360docs.net/doc/761806428.html, 1 引言 光电编码器在工业测速有较为广泛的应用,光电编码器的应用技术不断产生。文献[1]采用恒基准脉冲法提高光电编码器测速的精度,文献[2]采用锁相环技术提高低速响应速度,但这些方 法都以光电编码器输出正交无干扰信号为前提,当测速系统处于较大振动的情况下是无能为力的。在振动较大的情况下,文献[3,4]分析了振动对光电编码器测速的影响并设计了抗干扰防振动电子线路。本文将介绍一种基于ARM7嵌入式系统的光电编码器抗振动测速和判向的方法及其应用效果。 2 振动对编码器输出信号的影响 目前使用光电编码器测速的方法有M 法、T 法和M/T 法。M 法测量一定周期内的脉冲数,T 法测量脉冲的周期值,M/T 法测量一定周期内的 整数个输入脉冲的时间值。这3种方法中应用较为广泛的是M/T 法,因为M/T 法能在短时间内高精度检出所测之速,且分辨率与转速无关。但要求编码器输出的脉冲是无干扰的脉冲信号,一旦出现干扰,测量的精确度将大大降低。 在控制系统中,当转速较高时,电机运行比较平稳,振动小,采用光电编码器测速准确度较高。但电机转速较低时,振动对光电编码器的影响较为明显,如果不加处理,测速结果将失去实际使用的价值。为了弄清振动对光电编码器输出信号的影响,我们使用步进电机作为驱动进行实验,研究 振动对光电编码器测速的影响,原因是:1)步进电机的转速与驱动脉冲频率有关,与负载无关,有利于获得准确的给定转速;2)步进电机的调速范围较宽;3)当转速低于某一转速时,步进电机每走一步转子都会产生震荡,借此研究振动对光电编码器测速性能的影响。经过监测表明,传动轴转动平稳、无振动时,光电编码器输出波形为A ,B 两 8 7电气传动 2010年 第40卷 第6期EL ECTRIC DRIV E 2010 Vol.40 No.6
带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用
带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用 增量式光电编码器基础 ●增量式光电编码器示意图 ●在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅，光栅一侧固定有光接收传感器，另一侧有固定光 源，使用时码盘随电机轴同步转动 ●码盘转动产生A、B和Z信号，A和B存在90度的相位差，用以产生正交脉冲信号，测 定位置增量，Z信号每转一圈触发一个窄脉冲，用来做基准校准 QEP信号解码 ●增量式旋转光电编码器输出A、B（占空比50%）和Z信号及其对应互补的差分信号， 滤波后经差动放大器分别输出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信号，接入到DSP的QEI 模块这些波形的时序如下图
●根据A、B信号相位超前或滞后可以判断转向，脉冲的上下沿捕捉可以产生4倍频信 号提高编码器的分辨率，脉冲累加计数用来计算转子相对于Z起始点的确切位置 带定位信号U、V和W信号的增量式光电编码器 ●U、V和W信号用来给转子做初始定位，这三个脉冲互差120o电角度方波信号类似于直 流无刷电机位置传感器HALL的输出信号，在一个电角度周期，三个信号的输出组成6个状态，每个状态60o电角度 ●要使U、V和W信号能判断转子的初始定位，需要将U相信号上升沿和电机反电势和由 负到正过零点位置对齐 增量式光电编码器初始位置 ●编码器U信号和Z信号的关系 ●上面提及U、V和W信号类似于直流无刷的HALL传感器的信号，通常使用HALL使用时 已经把1个HALL安装到A相电机绕组磁势轴线位置，另外两个依次按照120o电角度顺序安装好，这样U相信号上升沿和电机A相反电势和由负到正过零点位置对齐，该位置定义为初始位置，此时。绕组A相轴线和转子D轴对齐 ●编码器安装好后，U相信号上升沿位置也就确定，所以编码器的初次安装一般而言需要 将U相信号标定到A相电机绕组磁势轴线位置 ●Z信号触发信号通常而言和编码器U相信号上升沿对齐，如果有偏差，需要加上校正因 子，这样Z信号就能反应电机的U相反电势零点位置即初始位置的位置 ●编码器安装好后，编码器U相信号和Z触发信号的位置是固定的，和A相绕组轴线存 在着对应关系，但电机转子的位置是随机的，可能在0到360o电角度6个扇区之间的任何一个位置，每个扇区的轴线与转子的D轴是随机的，定义该值θz。θz的物理含义是：每个扇区的轴线与转子D轴位置的差值。该差值是物理存在的，在矢量控制之前必须要学到 转子相位初始化 ●对于采用带U,V,W磁极信号的编码器来说,采用这个编码器能够把一个电角度周期分
怎样判断测速编码器的好与坏[1]
怎样判断测速编码器的好与坏 最佳答案 1、编码器静止时，可测得A、B相的电压为15V左右或者0V。 轻轻转动编码器时，应能轮流得到以上两种电压。A-、B-相应能得到0V或－15V电压。 2、编码器连续旋转时，输出得到的是电压有效值的平均值，可能只有3～5V左右的稳定电压值。 3、万用表只能做粗略检查，如果测量结果与上述描述相差太大，则可以初步认为编码器已有故障。 4、但是仅仅用万用表，是无法精确检查编码器是否完全正常的。 因为正常时，编码器是输出高频的脉冲信号的，所以建议你最好使用示波器来进行测量。 5、方法是：将编码器的输出A相或者B相信号接到示波器中，然后旋转编码器轴，如果此时在示波器上观察到高频的15V方波脉冲信号，则说明编码器是好的。 其他回答 1、用万用表电压档测试输出是否正常。 编码器为NPN输出时: 测量电源正极和信号输出线， 晶体管置ON时输出电压接近供电电压， 晶体管置OFF时输出电压接近0V。 编码器为PNP输出时: 测量电源负极和信号输出线， 晶体管置ON时输出电压接近供电电压， 晶体管置OFF时输出电压接近0V 2、把编码器拆下来，在不断电的情况下，用手转动编码器，同时观察屏幕显示的数据，看有没有变动，如数据不变动，该编码器就是坏的，如有变动，就证明该编码器是好的。
编码器一般情况下都要带电监测。如果编码器能拆下来最好，上电后用手转动编码器，伺服电机如果能根据编码器数值的变化运动证明是好的，如果上电后用手转动，数值不变化或者变化无规律就是坏的。但谨防出现飞车情况 用示波器测量看输出波形是否正常。 编码器一般情况下都要带电监测。 若安装在电机上，可以驱动器上电，盘车，在驱动器的窗口即可监控是否有速度。 再就是上电，低速转动编码器轴，测量电压。注意集电极开路输出型的，需要在电源正和信号输出之间跨接上拉电阻，否则量不出。 判断编码器的好坏，可以用万用表来判断， 1、由测速编码器为提供随动电机提供速度指令时，出现随动电机速度比其应有速度低的情况时，很可能是编码器问题。 2、由测速编码器提供设备速度信号在屏幕上显示时，显示的速度比实际速度低，很可能是编码器的问题。 3、由测速编码器相位用于工位的检测时，实际的工位与编码器相位有偏差时，可能时编码器故障。 除了编码器受到撞击等意外情况，编码器一般不会出现输出端无信号的情况，出故障也是有信号，但信号不正常。 必须用示波器测量。 1 编一段试验程序，编码器通电，观测结果。 2 通过示波器，直接看波形。此办法非常直观。