直流電機(jī)調(diào)速(速度環(huán))

1、測量電機(jī)轉(zhuǎn)速方法主要米用測速發(fā)電機(jī)和光電編碼器兩種形式。直流測速發(fā)電機(jī)由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成， 用電樞獲取速度信號(hào)。它具有 靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁式直流電 動(dòng)機(jī)組成低速脈寬調(diào)速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)是與輸入軸的轉(zhuǎn)速成正 比的直流電壓信號(hào)模擬信號(hào)，信號(hào)幅度大，信號(hào)調(diào)理電路簡單。由于輸出電壓 信號(hào)有波紋，一般需要配置濾波電路。光電編碼器增量式主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和 光電器件組成。它具有體積小、使用方便、測量精度高等特點(diǎn)，常與直流電機(jī)配 合使用構(gòu)成脈寬調(diào)速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例的增量脈沖信號(hào)， 可以通過脈沖計(jì) 數(shù)獲得角位置信號(hào)，也可以定

2、時(shí)取樣脈沖數(shù)的增量實(shí)現(xiàn)角速度測量。 因此，可以 同時(shí)測量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)。使用光電編碼器來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以利用定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器配合光電編碼 器的輸出脈沖信號(hào)來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。具體的測速方法有 M法、T法和M/T法3 種。1. M法在一定的時(shí)間Tc測區(qū)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個(gè)數(shù) M1,用以計(jì)算這段時(shí)間的平 均轉(zhuǎn)速，稱作M法測速。M法又稱之為測頻法編碼器脈沖信號(hào)LrLTLn-_rLTLnn4r 二 r - ' L>時(shí)艸脈沖信號(hào)2. T法測速是在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對一直的 頻率為fo的高頻始終脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此計(jì)算轉(zhuǎn)速。3. M/T法是把M法和T法結(jié)合起來

3、，既檢測Tc時(shí)間旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) M1,又檢測同一時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù) M2用來計(jì)算轉(zhuǎn)速。光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖 或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器的工作原理如圖所 示，在圓盤上有規(guī)那么地刻有透光和不透光的線條， 在圓盤兩側(cè)，安放發(fā)光元件和 光敏元件。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化， 光敏元 件輸出波形經(jīng)過整形后變?yōu)槊}沖，碼盤上有之相標(biāo)志，每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90°的兩路脈沖信號(hào)，如圖所示。九'LTLrLTLrLrLrLrLrLr

4、B -LTLrLrLrLrLTLrLrLrn根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度 方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。1 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90°，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖， 用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡單，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時(shí)以上， 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對 位置信息。/刻度盤2絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制萊碼方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上

5、透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有假設(shè)干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設(shè)計(jì)可 采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。它的特點(diǎn)是：1可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對值；2沒有累積誤差；3電源切除后位置信息不會(huì)喪失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的， 也就是說精度取決于位數(shù)，目前有 10位、14位等多種。3 混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有 絕對信息功能；另一組那么完全同增量式編碼器的輸出信息。光電編碼器是一種角度角速度檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電 轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，具有體積小，精度高，工作可靠 , 接口 數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)

6、。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍 事目標(biāo)測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。一、增量型旋轉(zhuǎn)編碼器軸的每轉(zhuǎn)動(dòng)一周， 增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。 周期性的測量或者單 位時(shí)間的脈沖計(jì)數(shù)可以用來測量移動(dòng)的速度。 如果在一個(gè)參考點(diǎn)后面脈沖數(shù)被累 加，計(jì)算值就代表了轉(zhuǎn)動(dòng)角度或行程的參數(shù)。雙通道編碼器輸出脈沖A、B 之間相差為 90°，能使接收脈沖的電子設(shè)備接收軸的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)信號(hào)，因此可用來實(shí) 現(xiàn)雙向的定位控制； 另外，三通道增量型旋轉(zhuǎn)編碼器每一圈產(chǎn)生一個(gè)稱之為零位 信號(hào)的脈沖 Z。二、增量型絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器 絕對值編碼器為每一個(gè)軸的位置提供一個(gè)獨(dú)一無二的編碼數(shù)字值。

7、特別是在 定位控制應(yīng)用中， 絕對值編碼器減輕了電子接收設(shè)備的計(jì)算任務(wù)， 從而省去了復(fù) 雜的和昂貴的輸入裝置： 而且，當(dāng)機(jī)器合上電源或電源故障后再接通電源， 不需 要回到位置參考點(diǎn)， 就可利用當(dāng)前的位置值。 單圈絕對值編碼器把軸細(xì)分成規(guī)定 數(shù)量的測量步，最大的分辨率為 13 位，這就意味著最大可區(qū)分 8192個(gè)位置+多 圈絕對值編碼器不僅能在一圈測量角位移， 而且能夠用多步齒輪測量圈數(shù)。 多圈 的圈數(shù)為 12 位，也就是說最大 4096圈可以被識(shí)別?？偟姆直媛士傻竭_(dá) 25 位或 者 33，554，432 個(gè)測量步數(shù)。并行絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝 置通過幾根電纜并行傳送。 假設(shè)串行絕

8、對值編碼器， 輸出數(shù)據(jù)可以用標(biāo)準(zhǔn)的接口 和標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議傳送，同時(shí)在過去點(diǎn)對點(diǎn)的連接實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)傳送。RD端口的RDO-7和RE端口的REO-2是與LCD模塊連接，主要是從PIC單片 機(jī)輸出數(shù)據(jù)或指令到LCD模塊，因此可以將其全部設(shè)置為輸出方向； 另外，由于 RE0-2上電復(fù)位默認(rèn)為模擬輸入口，不是數(shù)字 I/O 口，因此需要對ADCON控制 存放器配置RE0-2為數(shù)字I/O 口。由于RB端口接有3個(gè)按鍵K1-3和INTO外部 中斷信號(hào)輸入，因此需要將 RB端口配置成帶有上拉功能的輸入端口，可以啟用 RB部弱上拉。P1A和P1B是PWM&號(hào)的輸出，應(yīng)將R1A和R1B配置成輸出引腳。P1A

9、和P1B分別接在L298的IN3和IN4引腳上來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)對 電機(jī)的調(diào)速。此時(shí)，必須將ECCP模塊初始化在PWM模式下，并且采用周期相同。放大電路的連接電路IR2111外圍電路如下圖。單片機(jī)輸出的 PWM信號(hào)經(jīng)光耦PC817后，輸出 至IR2111輸入端，此處的光耦對PWM信號(hào)起到隔離、電平轉(zhuǎn)換和功率放大的作 用。圖中，Ri、R2為光耦上拉電阻，其值根據(jù)所用光耦的輸入和輸出地電流參 數(shù)決定：Ci為電容濾波電容，C2為自舉二極管，R3、R4為柵極驅(qū)動(dòng)電阻。R1PCS17廠0+12V AMD1U1i/CCIMHO?0MVSL0NCIR2111GriDiPWM1鍵盤輸入電路轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計(jì)

10、一個(gè)完善的閉環(huán)系統(tǒng)，其定位精度和測量精度主要由測量元件決定，因此,高精度的測量轉(zhuǎn)速對測量元件的質(zhì)量要求相當(dāng)高。光電編碼器是現(xiàn)代系統(tǒng)中必不可少的一種數(shù)字式速度測量元件，被廣泛應(yīng)用于微處理器控制的閉環(huán)控制系統(tǒng) 中。光柵盤是在圓盤邊刻有很多光柵。當(dāng)光源照射到光柵局部時(shí)，沒有被光柵擋 住的光源就透射過去。本系統(tǒng)中采用了一個(gè)圓面上刻有 60個(gè)均勻光柵格的光柵 盤。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 60個(gè)光脈沖信號(hào)。光電傳感器光電傳感器原理是有一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)由光信號(hào)控制放大的三極管組 成。由發(fā)光二極管發(fā)出紅外光線通過3mm寬的氣隙透射到另一端的三極管上，使 得該三極管導(dǎo)通。其特征如下：氣隙是3mm分辨率到達(dá)0.5mm大電流傳輸比Ic30 100。暗電流為：0.25 A在"=10mA寸，發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線的波長為 940nm安裝時(shí)將光柵盤圓面鉗到溝槽中，光電傳感器的發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線通 過3mm氣隙照射到光柵盤，光通