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标题: 高速工业平缝机转速测量方法研究 (1) [打印本页]

作者: tyvek 时间: 2014-12-17 22:24
标题: 高速工业平缝机转速测量方法研究 (1)
　　1无刷直流电机的速度测量
　　速度测量的方法有很多种，如霍尔转速传感器、测速发电机、光电式转速传感器、感应式转速传感器和旋转变压器式转速传感器等。在工业平缝机中，用的比较多的是增量式光电编码器，它不但可以检测电机的转速，而且还可以测定电机的运动方向，增量式光电编码器的工作原理是：在刻度盘上均匀分布着一定数量的光电孔，当光透过光电孔的时，光敏传感器产生逻辑“1”信号；当发光二极管被遮住时，光敏传感器产生逻辑“0”信号。如此，两个光敏传感器会产生A，B两路相位相差90°的正交信号。
　　通过检测光电编码器输出的脉冲，可以计算出平缝机的速度。通过选择不同的光电编码器，电机旋转一周可以产生不同的不同个数的脉冲信号。这里假设电机旋转一周产生的脉冲数为N。，转速的算法可以采用两种算法。
　　1.1脉冲计数法
　　在单位时间内对位置脉冲信号计数，以获得单位时间的转角来计算速度。若时间间隔为采样时间Ts，测量的脉冲数为M，则被测的速度由：
　　
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　　计算得到。采样周期Ts由控制系统的性能决定，则转速n与单位时间内脉冲数成正比。
　　脉冲计数方法对转速的测量可以通过如下的软件流程完成，M由两次采样的差值获得，即t＝ksT，时刻的M值为：
　　
[attach]206[/attach]
　　式中：θ(k)为t=kTs时采用的位置信号，具体的实现后文会有讲述。
　　1．2脉冲周期法
　　测量位置信号一个周期的时间，以获得固定角度的时间来计算速度。其中时间的测量可以通过微处理器的时钟计数来获得。若微处理器的时钟频率为fo,一个位置脉冲信号周期内计数的时钟数为m，则被测试的速度可由：
　　
[attach]207[/attach]
　　计算得到。当微处理器的时钟f0和脉冲数N0确定后，转速n与脉冲周期内时钟数m成反比。
　　脉冲周期测量方法，可以用光电编码器的信号A或者B对微处理器的定时器产生外部中断来测量脉冲的宽度，再由式(2)计算获得转速。
　　1．3两种测量方法的实现
　　在高速工业平缝机的硬件设计中，选用了基于ARM7内核的LPC2138作为主控制器，利用LPC2138的外部捕获功能，通过软件编程，比较容易实现光电编码器的脉冲信号捕获来计算速度。LPC2138可以通过软件配置其时钟频率，本设计中采用了12MHz的时钟频率。同时需要注意的是，为了保证电路的可靠性，光电编码器的脉冲信号最好先经过高速光耦隔离后再接入LPC2138的捕获引脚。对于脉冲计数法，利用定时器定时中断，在中断处理程序里面读取捕获到的光电编码器脉冲的数目，根据式(1)可以计算出速度。对于脉冲周期法，光电编码器的脉冲信号会触发处理器中断，在相应的中断处理函数里面读取定时器的寄存器的值，进而根据式(2)可以计算到速度。
　　
　　2两种测量方法的精度分析
　　在使用增量式光电编码盘构成的直流无刷电机位置检测系统中，位置的测量精度取决于光电编码器在电机旋转一周中输出的脉冲数，常见的输出脉冲数有240，720，1024等，本设计采用输出为720的光电编码器。下面分析速度测量的精度。

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