基于DSP的绝对式光电编码器的电机转速测量.pdf

测试技术与检测设备EMCA201,037(1)

基于DSP的绝对式光电编码器的电机转速测量

邓建,林桦
(华中科技大学,湖北武汉430074)

摘要:转速测量的精确度与实时性影响着电机调速系统的性能。基于绝对式光电编码器抗干扰能力
强,具有掉电记忆功能等优点,及其在电机转子位置测量的广泛应用,设计了基于绝对式光电编码器和数字信
号处理器(DSP)的转速测量环节。在分析常用测速方法的基础上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并设计
测速系统的软、硬件,通过试验,验证了设计的正确性。
关键词:绝对式光电编码器;M/T法;转速测量
中图分类号:TN762文献标识码:A文章编号:16736540(2010)01005003

MotorVelocityMeasurementbyAbsoluteOpticalEncoderBasedonDSP

DENGJian,LINHua
(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)

Abstract:Theprecisionandrealtimeperformanceofmotorvelocitymeasurementhaveinfluencesonspeedcon
trolsystem.Absoluteencoderwhichwasusedextensivelyinrotorpositiondetectionwasstabletodisturbanceandcan
countnumberofrotorpositionduringpowerfailure.Basedontheadvantagesofabsoluteencoderabove,avelocity
measurementsystemusingabsoluteencoderandDSPwasdesigned.Byanalyzingusualmethodofspeeddetection,a
doptingM/Tmethodwhichhashighdefinitionandhighresolution,anddesigningsoftwareandhardware.Theresult
showsthatthedesignwascorrect.
Keywords:absoluteopticalencoder;methodofM/T;velocitymeasurement

化响应迅速结构简单其缺点是初始定位及掉
引言,,,
0电后容易造成数据损失等。
对于交流电机调速,控制系统都要求能在很绝对式编码器一般使用二进制码(如格雷
宽的转速范围内实现高精度的转速测量。目前,码)盘,码盘上的码道按一定规律排列,对应每一
测速器件主要有光电编码器、测速发电机、霍尔传分辨率区间有唯一的二进制数,5位格雷码制绝
感器及磁旋转编码器等,而通常使用的是光电编对式码盘如图2所示。绝对式编码器同增量式的
码器,又称光电轴角编码器和轴编码器等。光电相比,具有固定零点,输出代码是轴角的单值函
编码器以高精度计量圆光栅为检测元件,通过光数,抗干扰能力强,掉电后再起动无须重新标定,
电转换,将输入的角位置信息转换成相应的数字无累积误差等优点。但是绝对式编码器的缺点是
代码,并与计算机等控制器件及显示装置相连接,
实现数字测量、数字控制与数字显示[1]。
光电编码器根据输出代码的不同主要分为绝
对式与增量式两大类。增量式编码器输出两路正
交编码脉冲以及每转一个脉冲的零脉冲信号,其
码盘如图1所示。对两路正交脉冲进行计数及相
位判断,可计算速度大小和方向;零脉冲信号用于
校正每转编码器产生的脉冲个数,防止积累误差
图1增量式编码器
的产生。增量式编码器的优点是易于实现小型图2绝对式编码器

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201,037(1)测试技术与检测设备EMCA

制造工艺复杂,不易实现小型化[1],通常生产的的时间间隔来得到速度信息,即测频法。如果计

位数不高。因此,一般速度测量采用的是增量式时用的高频时钟脉冲频率为fc,由编码器的相邻
编码器。两个测速脉冲控制计时的起始和终止,如计时器

由于绝对式G编码器比增量式编码器更容计数值为m2,则转速n、分辨率Q及精度的表
易检测转轴位置,且其输出的数字码计算简单,不达式如表1所示。
需另外增加编码器脉冲计数器等,将绝对式编码因此,T法的Q值随转速上升而增加,分辨率
器应用于速度测量,以简化测速环节。同时,针对减小,在低速时有较高的分辨率。转速增加时,

绝对式编码器的位数较低问题,分析比较常用的m2减小,测量误差增大,可见T法适合于低速情
测速方法,选择精度较高的M/T法,以提高测速况下的测量,但低速测量时