编码器常用测速方法
對于電機的轉(zhuǎn)速測量,可以將增量式編碼器安裝在電機上,用編碼器的軸連接電機的軸,然后用控制器對編碼器進行計數(shù),最后通過特定的方法計算出電機的轉(zhuǎn)速。
常用的編碼器測速方法有三種:M法、T法和MT法。
- M法:又叫做頻率測量法。這種方法是在一個固定的計時周期內(nèi),統(tǒng)計這段時間的編碼器脈沖數(shù),從而計算速度值。設(shè)編碼器單圈總脈沖數(shù)為C,在時間T0內(nèi),統(tǒng)計到的編碼器脈沖數(shù)為M0,則轉(zhuǎn)速n的計算公式為:n = M0/(C*T0)。
M法是通過測量固定時間內(nèi)的脈沖數(shù)來求出速度的。
假設(shè)編碼器轉(zhuǎn)過一圈需要100個脈沖(C=100),在100毫秒內(nèi)測得產(chǎn)生了20個脈沖,則說明在1秒內(nèi)將產(chǎn)生200個脈沖,對應(yīng)的圈數(shù)就是200/100=2圈,也就是說轉(zhuǎn)速為2圈/秒。通過公式計算n = 20/(100*0.1)=2。與前邊分析的結(jié)果一致。
也可以這樣理解,轉(zhuǎn)過了M0/C=20/100=0.2圈,用時0.1秒,那么1秒將轉(zhuǎn)0.2*10=2圈。
M法在高速測量時可以獲得較好的測量精度和平穩(wěn)性。但是如果轉(zhuǎn)速很低,低到每個T0內(nèi)只有少數(shù)幾個脈沖,則此時計算出的速度誤差就比較大,且很不穩(wěn)定(因為開始測量和結(jié)束測量的時刻最多會引入2個脈沖的誤差)。
使用編碼器倍頻技術(shù),可以改善M法在低速測量時的準(zhǔn)確性。
增大計數(shù)周期,即增大T0,也可以改善M法在低速測量時的準(zhǔn)確性。
以上兩種方法本質(zhì)都是增大一個計數(shù)周期內(nèi)的脈沖數(shù),從而減小2個脈沖誤差的占比。
- T法:又叫做周期測量法。這種方法是建立一個已知頻率的高頻脈沖并對其計數(shù),計數(shù)時間由捕獲到的編碼器相鄰兩個脈沖的時間間隔Te決定,計數(shù)值為M1。設(shè)編碼器單圈總脈沖數(shù)為C,高頻脈沖的頻率為F0,則轉(zhuǎn)速n的計算公式為:n = 1/(C*Te) = F0/(C*M1)。Te = M1/F0。
T法是利用一個已知脈沖來測量編碼器兩個脈沖之間的時間來計算出速度的。
假設(shè)編碼器轉(zhuǎn)過一圈需要100個脈沖(C=100),則1個脈沖間隔為1/100圈,用時為Te(假設(shè)為20毫秒),那么1圈用時就是100*20/1000=2秒,也就是說轉(zhuǎn)速為0.5圈/秒。而這20毫秒(Te)間隔,正好對應(yīng)M1/F0。
在電機高轉(zhuǎn)速的時候,編碼器脈沖間隔時間Te很小,使得測量周期內(nèi)的高頻脈沖計數(shù)值M1也變得很少,導(dǎo)致測量誤差變大,而在低轉(zhuǎn)速時,Te足夠大,測量周期內(nèi)的M1也足夠度多,所以T法和M法剛好相反,更適合測量低速(同樣存在開始測量和結(jié)束測量時刻的最多2個脈沖的誤差)。
- M/T法:綜合了M法和T法各自的優(yōu)勢,既測量編碼器脈沖數(shù),又測量一定時間內(nèi)的高頻脈沖數(shù)。在一個相對固定的時間內(nèi),計算編碼器脈沖數(shù)M0,并計數(shù)一個已知頻率F0的高頻脈沖,計數(shù)值為M1,計算速度值。設(shè)編碼器單圈總脈沖數(shù)為C,則轉(zhuǎn)速n的計算公式為:n = F0*M0 / (C*M1)。
由于編碼器單圈總脈沖數(shù)C與高頻脈沖頻率F0為固定值(常數(shù)),因此轉(zhuǎn)速n就只受M0和M1的影響。電機高轉(zhuǎn)速時,M0增大,M1減小,相當(dāng)于M法;電機低轉(zhuǎn)速時,M1增大,M0減小,相當(dāng)于T法。
總結(jié)