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旋转编码器控制在线速度检测的应用

文章出处:www.hb-shanyi.com  编辑:升威电子  发表时间:2016-08-08

        1 系统设计原理

        根据电缆的生产工艺要求,不同型号的电缆,其走线速度是恒定的。通常,电缆的运行速度是由电缆带动旋转编码器来检测的。电缆线速度测速示意图如图1所示。



旋转编码器测速



       根据在一定时间内检测到的脉冲数,就可以计算出电缆的走线速度。实际应用中,将其与一加工精度极高、周长为500 mm的旋转编码器测量主动轮与旋转编码器同轴安装,主动轮与电缆接触。在电缆生产运动过程中,依靠摩擦力拉动测量轮旋转,这样就把电缆的直线位移(长度) 转化为旋转编码器的脉冲数字信号输出。

        设旋转编码器每旋转一周,其计数脉冲个数为NP(脉冲个数/转),则旋转编码器角分辨率(单位:(°)/个)为:

         P=360/NP

        假定固定在旋转编码器转轴上的主动导向轮半径为r m,则旋转编码器位移分辨率(单位:m/个)为:

         Ps=27πr/NP

         这时,若计数脉冲个数为N(个),则由旋转编码器测量的位移量S(单位:m)为:

         S=Ps·N

         线缆走线速度V(单位:m/s)为:

          V=S/T

         公式中:T为接收N个脉冲所用的时间(单位:s)。



        2 硬件电路设计原理

       该 检测电路以AT89C51单片机为控制核心,如图2所示,旋转编码器输出的脉冲,经过电平转换,变成O~5 V的TTL电平脉冲,送到AT89 C51单片机的外部中断INT0端。每收到一个脉冲,单片机中断一次,同时计数脉冲存储器加1,与标准脉冲值比较后,单片机的P0口输出给定值数字量,再 经过D/A转换变成给定值模拟量,送给收线电机调速器,控制电机转速。这里的D/A转换芯片采用8位数据输入,四路模拟量输出的TLC7226IDW。如 果需要提高电机转速控制精度,可以选用其他10位、12位数据输入的D/A转换芯片。



旋转编码器应用原理



        工作时,当收线电机带动电缆运动时,带动旋转编码器的主动轮旋转,从而旋转编码器旋转,输出脉冲。该脉冲送入光电耦合器,进行隔离、整形、电平转换,送给 AT89C51的12脚,外部中断INTO进行脉冲计数。每接收到一个脉冲,单片机执行外部中断INT0子程序一次,脉冲计数存储器加1。例如,每间隔1 s读取一次,从而可以根据计数脉冲的个数,与标准脉冲数比较,因此,可以判断当前线速度的大小。

       线速度的计算方法如下:

       例如,要求线速度V为0.1 m/s。

       旋转编码器每秒输出脉冲数=V·Np/C

       其中:C为旋转编码器主动轮周长(单位:m)。所以,线速度为O.1 m/s时,旋转编码器每秒输出标准脉冲数=0.1×1000/0.5=200个/s。

 

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