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什么样的编码器可以测量速度?

由丹尼尔•柯林斯|2021年8月23日

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编码器和解析器用于跟踪物体的角或线性位置,如电机轴(角测量)或线性执行器(线性测量)。加上a时钟信号,编码器和解析器也可用于测量对象的速度。


旋转变压器使用带有初级绕组的转子和具有两个次级绕组的定子,分相隔90度。当将电压施加到初级(转子)绕组时,它会在定子绕组中引起电压。这些电压等于从零点的轴角度的正弦或余弦乘以的参考电压。通过简单地采用辅助信号(正弦或余弦信号)的变化率,可以找到旋转变压器(以及所连接的轴的轴的速度。

腐败师
可以使用解析器的次要绕组(正弦或余弦)来确定速度。
图片来源:Advanced Micro Controls, Inc。

分解器可以产生一个单一的电气周期每一个机械旋转(称为单速分解器)或多个电气周期每一个旋转(称为多速分解器)。速度测量可以通过任一设计实现,尽管多速度解析器提供更准确的速度信息(以绝对位置信息为代价)。


编码器既可以提供增量位置信息,也可以提供绝对位置信息,提供增量位置信息的编码器可以使用方波(TTL)信号(通常称为“增量编码器”)或正余弦信号(通常称为“SIN-COS编码器“)。通过分析相对于时钟信号的位置信息,可以使用这些编码器类型中的任何一种用于速度测量。然而,增量(TTL)编码器是用于测量速度的最常见的设计 - 使用脉冲频率或脉冲周期方法。

基于脉冲频率的编码器速度

为了基于脉冲频率确定编码器的速度,对脉冲(n)计数为限定的时间量(t)。每秒脉冲数(n / t)和编码器的数量每转脉冲(n),角速度可以计算为:

编码器的速度

ω =角速度(rad/s)

N =每次采样所计数的脉冲数

N =每转脉冲数

T =时间采样周期(s)

或者:

ω=角速度(rpm)

编码器的速度

脉冲频率方法提供多个脉冲的平均速度,并且不能用于非常慢的速度,在测量时间上可能发生很少(或没有)脉冲。

基于脉冲周期的编码器速度

为了基于脉冲周期确定编码器速度,每个脉冲的持续时间 - 通常使用高频时钟信号定时从一个脉冲的上升沿测量到下一个脉冲的上升沿。由时钟频率(F)除以时钟信号(M)的周期数给出了一个脉冲的持续时间。通过每个编码器脉冲(M / F)的秒数和每次旋转的脉冲,可以计算成角速度:

编码器的速度

ω =角速度(rad/s)

f =时钟信号的频率(Hz)

N =每转脉冲数

m =时钟信号的周期数

或者:

ω=角速度(rpm)

编码器的速度
速度计算的周期法通常是从一个编码器脉冲的上升沿计算到下一个脉冲的上升沿。
图片来源:数据翻译

确定编码器速度的脉冲周期方法比基于频率的测量更精确。然而,在高速时,脉冲的频率变得非常高,并且脉冲之间的时间对于计数器来说太短,以便进行准确测量。


提交:运动控制技巧


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