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【原创】电机控制中的速度测量

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    在现代运动控制系统中速度控制是最常见的一种控制方式,常用的测速方式有旋转编码器,霍尔传感器,测速电机等。今天我们介绍一下旋转编码器测量速度的原理。正变编码器作为安装在电机轴上的精确转子位置传感器被广泛用于工业电机控制应用领域。本文将介绍编码器工作原理、以及MCU 中用于解码位置信息的正交解码器模块。

    正交增量式编码器是提供增量计数的位置反馈器件。增量式编码器提供相对位置信息,而反馈信号始终是相对于某个开始位置。编码器信号由主控微控制器的片上硬件直接处理。正交编码器通常有三个输出信号。咱相"和"8 相"信号包括-系列脉冲,相佳差为900 (因此使用了术语"正交")。第三个信号称为index" .在运动控制中提供绝对佳置信息,用于检查脉冲计数的一政性。这意昧着在每旋转一圈'计数脉冲的值会被
捕获并与定义值进行比较。如果检测到差异,控制算法接下来必须执行位置偏移补偿。

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图一 正交编码器输出信号和位置编码模式

正交解码器
    正交解码器是用于编码器信号硬件解码的微控制器外设模块,是飞思卡尔电机控制专用芯片的标准组件。虽然不同的MCU 系列中正交解码器的实现存在差异,其原理是相同的: 即它对两相信号的上升和下降ìft 进行计敛。正交解码器的内部逻辑通过增加或减少计数器值评估旋转方向。另外正交解码器还有其他的功能。例如-B相信号是-串脉冲,而A捆的极性决定计数方向,如图1 中下面的图所示。

DSC 上的正交解码器
    专用增强正交编码器/解码器模块是最新推出的MC56F84xx DSC 系列的一部分。它为工业电机控制应用中使用的位置/速度传感器提供了接口功能,并具有四个输入信号:A相,B 相- index和home 。该模块用于解码转子位置、旋转圈数和速度。它还支持不同的中断事件源。

Kinetis 微控制器上的正交解码器
    正交解码器是FlexTimer模块的若干特性之一,是Kinetis微控制器系列的一部分。它不像之前提到的模块那样具有丰富的特性,只有两个输入信号:A相和B 帽,因此只有位置可以直接评估。如果需要'需要再利用-个片上计时器来处理index信号。