帶霍爾信號(hào)的增量式光電編碼器在控制器測(cè)速中的應(yīng)用

1、帶霍爾信號(hào)的增量式光電編碼器在控制器測(cè)速中的應(yīng)用一、增量式光電編碼器基礎(chǔ)l 增量式光電編碼器示意圖 l 在碼盤上均勻地刻制一定數(shù)量的光柵，光柵一側(cè)固定有光接收傳感器，另一側(cè)有固定光源，使用時(shí)碼盤隨電機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)l 碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生A、B和Z信號(hào)，A和B存在90度的相位差，用以產(chǎn)生正交脈沖信號(hào)，測(cè)定位置增量，Z信號(hào)每轉(zhuǎn)一圈觸發(fā)一個(gè)窄脈沖，用來(lái)做基準(zhǔn)校準(zhǔn)二、QEP信號(hào)解碼l 增量式旋轉(zhuǎn)光電編碼器輸出A、B（占空比50%）和Z信號(hào)及其對(duì)應(yīng)互補(bǔ)的差分信號(hào)，濾波后經(jīng)差動(dòng)放大器分別輸出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信號(hào)，接入到DSP的QEI模塊這些波形的時(shí)序如下圖l 根據(jù)A、B信號(hào)相位超前或滯

2、后可以判斷轉(zhuǎn)向，脈沖的上下沿捕捉可以產(chǎn)生4倍頻信號(hào)提高編碼器的分辨率，脈沖累加計(jì)數(shù)用來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子相對(duì)于Z起始點(diǎn)的確切位置三、帶定位信號(hào)U、V和W信號(hào)的增量式光電編碼器l U、V和W信號(hào)用來(lái)給轉(zhuǎn)子做初始定位，這三個(gè)脈沖互差120º電角度方波信號(hào)類似于直流無(wú)刷電機(jī)位置傳感器HALL的輸出信號(hào)，在一個(gè)電角度周期，三個(gè)信號(hào)的輸出組成6個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)60º電角度l 要使U、V和W信號(hào)能判斷轉(zhuǎn)子的初始定位，需要將U相信號(hào)上升沿和電機(jī)反電勢(shì)和由負(fù)到正過(guò)零點(diǎn)位置對(duì)齊四、增量式光電編碼器初始位置l 編碼器U信號(hào)和Z信號(hào)的關(guān)系l 上面提及U、V和W信號(hào)類似于直流無(wú)刷的HALL傳感器的信號(hào)，通常

3、使用HALL使用時(shí)已經(jīng)把1個(gè)HALL安裝到A相電機(jī)繞組磁勢(shì)軸線位置，另外兩個(gè)依次按照120º電角度順序安裝好，這樣U相信號(hào)上升沿和電機(jī)A相反電勢(shì)和由負(fù)到正過(guò)零點(diǎn)位置對(duì)齊，該位置定義為初始位置，此時(shí)。繞組A相軸線和轉(zhuǎn)子D軸對(duì)齊l 編碼器安裝好后，U相信號(hào)上升沿位置也就確定，所以編碼器的初次安裝一般而言需要將U相信號(hào)標(biāo)定到A相電機(jī)繞組磁勢(shì)軸線位置l Z信號(hào)觸發(fā)信號(hào)通常而言和編碼器U相信號(hào)上升沿對(duì)齊，如果有偏差，需要加上校正因子，這樣Z信號(hào)就能反應(yīng)電機(jī)的U相反電勢(shì)零點(diǎn)位置即初始位置的位置l 編碼器安裝好后，編碼器U相信號(hào)和Z觸發(fā)信號(hào)的位置是固定的，和A相繞組軸線存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，但電機(jī)轉(zhuǎn)子的

4、位置是隨機(jī)的，可能在0到360º電角度6個(gè)扇區(qū)之間的任何一個(gè)位置，每個(gè)扇區(qū)的軸線與轉(zhuǎn)子的D軸是隨機(jī)的，定義該值z(mì)。 z的物理含義是：每個(gè)扇區(qū)的軸線與轉(zhuǎn)子D軸位置的差值。該差值是物理存在的，在矢量控制之前必須要學(xué)到五、轉(zhuǎn)子相位初始化l 對(duì)于采用帶U,V,W磁極信號(hào)的編碼器來(lái)說(shuō),采用這個(gè)編碼器能夠把一個(gè)電角度周期分成6個(gè)區(qū)間。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，檢測(cè)U,V,W三相的狀態(tài)能夠知道當(dāng)前在哪個(gè)區(qū)間（05）,從而得到e=Z+n*60+30.l 由于U,V,W只能分辨60º電角度，以0區(qū)間為例，電角度表示范圍在060º之間，取其中間值30º代表當(dāng)前位置l 對(duì)于磁鋼表貼式永磁電機(jī)，通常采用id=0的控制方式，定子磁鏈?zhǔn)噶砍稗D(zhuǎn)子D軸90º時(shí)力矩最大，用編碼器U、V和W相脈沖信號(hào)定位時(shí)由于有30º的電角度誤差，所以定子磁鏈?zhǔn)噶砍按艠O位置不一定剛好是90º，而是在60º-120º之間。這時(shí)轉(zhuǎn)矩不是最大，但足夠啟動(dòng)