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關(guān)鍵詞：光電編碼器；原理；小車速度

中圖分類號(hào)：TB　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-3198(2011)04-0281-01

1、光電編碼器的分類概述

光電編碼器分為增量式和絕對(duì)式兩種類別。其中，增量式光電編碼器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、影響速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此，相比于絕對(duì)式光電編碼器具有更為廣泛的應(yīng)用。在大量程角速度、大量程角位移和高分辨率的系統(tǒng)當(dāng)中，增量式光電編碼器的優(yōu)勢(shì)得到了更為充分的體現(xiàn)。這樣的裝置成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2、光電編碼器的工作原理分析

2.1增量式光電編碼器工作原理分析

增量式光電編碼器是由主碼盤、光學(xué)系統(tǒng)、鑒向盤和光電變換器構(gòu)成的，在主碼盤的周邊刻有相等節(jié)距的輻射狀窄縫，形成分布均勻的不透明區(qū)和透明區(qū)。當(dāng)工作時(shí)，鑒向盤保持靜止，轉(zhuǎn)軸和主碼盤一同轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)光源發(fā)出的光就投射于鑒向盤和主碼盤上，通過光敏原件的作用，將這種光信號(hào)轉(zhuǎn)變成為脈沖信號(hào)，通過對(duì)脈沖信號(hào)的處理，向數(shù)控系統(tǒng)輸出另一種脈沖信號(hào)，進(jìn)而在數(shù)碼管上直接顯示出所測(cè)的位移量。

2.2絕對(duì)式光電編碼器工作原理分析

絕對(duì)式光電編碼器是將被測(cè)角度通過對(duì)編碼盤上圖案信息的讀取，直接轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的代碼檢測(cè)元件。絕對(duì)式光電編碼器的編碼盤有接觸式、光電式和電磁式三種。光電元件通過接收不同碼盤位置所產(chǎn)生的光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，后經(jīng)過整形放大，最終形成相應(yīng)的數(shù)碼電信號(hào)。

3、光電編碼器測(cè)量小車速度

3.1光電編碼器測(cè)量小車速度的原理

光電編碼器是由一個(gè)紅外發(fā)射接受裝置和一個(gè)碼盤構(gòu)成。當(dāng)紅外光由發(fā)射器射出，射于黑色條紋上時(shí)，將被間斷地反射于接收器上，在接收器的輸入端會(huì)受到通輪子轉(zhuǎn)速為正比關(guān)系的光脈沖信號(hào)，進(jìn)而在接收器的輸出端形成具有一定頻率的電信號(hào)。再利用微處理器對(duì)電脈沖進(jìn)行計(jì)算，就可以得到小車的移動(dòng)速度。其中小車行駛距離L的表達(dá)式為：L＝πD/n*nx公式中n為碼盤上黑白條紋的個(gè)數(shù)；D為驅(qū)動(dòng)輪的外徑，nx為實(shí)際測(cè)量中電脈沖政府跳變的次數(shù)。小車的行駛速度V的計(jì)算表達(dá)式為V＝L/t，公式中，t表示時(shí)間。

3.2光電編碼器測(cè)量小車速度的操作

本案例中采用絕對(duì)編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相問組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。

首先，選用專門用于用于控制輪式機(jī)器人的Handy-board主板和內(nèi)置光敏集成電路和紅外線發(fā)射管的P8557紅外傳感器。在驅(qū)動(dòng)輪上貼32道黑白條紋的圓形碼盤，驅(qū)動(dòng)輪軸和碼盤的圓心重合，在碼盤表面的2mm處進(jìn)行紅外傳感器的固定，從而構(gòu)成反射式增量編碼器；其次，執(zhí)行四次LCD中斷程序和一次檢測(cè)程序。當(dāng)心中斷的程序進(jìn)行調(diào)入時(shí)，將TOC4圓心的矢量中斷入口地址轉(zhuǎn)嫁于新終端程序。在執(zhí)行程序時(shí)，先執(zhí)行中斷程序，后執(zhí)行編碼器原中斷程序；最后，驅(qū)動(dòng)程序采用中斷的插入方式，使用中斷始終TOC4執(zhí)行計(jì)數(shù)。在中斷程序調(diào)入之后，先進(jìn)行中斷程序的初始化，隨即插入編碼器相位的中斷程序。在執(zhí)行主中斷程序時(shí)，先調(diào)試編碼器狀態(tài)，然后對(duì)編碼器進(jìn)行取樣，將取樣的編碼器狀態(tài)存入于寄存器當(dāng)中，再將寄存器調(diào)試到上一次的編碼器相位取樣狀態(tài)。最后，執(zhí)行累加操作。對(duì)操作中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)帶人小車行駛路程L的公式當(dāng)中，求出L，后根據(jù)時(shí)間，直接帶人到小車行駛的速度V公式當(dāng)中，進(jìn)而用光電編碼器對(duì)小車速度的測(cè)量。

4、結(jié)　語(yǔ)

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，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。用光電編碼器對(duì)小車的速度進(jìn)行測(cè)量雖然能夠?qū)崿F(xiàn)，但是受限于傳感器精度和小車自身的機(jī)械精度等因素的影響，測(cè)量結(jié)果存在一些誤差。因此，在進(jìn)行小車速度的測(cè)量時(shí)，為減小誤差，應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量，取平均值，使得最后的結(jié)果更加趨近于正確值。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜義，光電編碼器的原理與應(yīng)用，機(jī)床電器，2010，(2)

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一、礦用轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)計(jì)的總體方案

結(jié)合礦用環(huán)境的特殊性，并根據(jù)光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所的單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器研究的特點(diǎn)，給出礦用轉(zhuǎn)交傳感器設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)。對(duì)于礦用轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)采集部分，主要由主軸、軸承、基座組成，發(fā)光元件組成照明系統(tǒng)，由線陣CCD組成的信號(hào)接收系統(tǒng)。對(duì)于光電編碼器的光柵信號(hào)處理部分，信號(hào)前期處理電路主要包括信號(hào)采樣電路和濾波電路；信號(hào)處理部分主要包括CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）和信號(hào)存儲(chǔ)單元（包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）；信號(hào)輸出部分主要包括并行數(shù)據(jù)接口和串行數(shù)據(jù)接口。

二、單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所研究的基于PCI總線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能模塊包括：ADS803E模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、CPLD（EPM7128SQC100

-15）系統(tǒng)邏輯控制模塊（或稱核心時(shí)序控制塊）、SRAM（AS7C256-15JC）靜態(tài)存儲(chǔ)器，PCI9052 PCI總線控制。采集系統(tǒng)會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)存入卡上的靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（AS7C256-15JC）中，等待采樣結(jié)束后，通過PCI總線接口芯片，PCI9052將采集的數(shù)據(jù)從SRAM傳輸?shù)絇CI總線上，所設(shè)計(jì)的控制邏輯均由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）來(lái)完成。其中A/D轉(zhuǎn)換芯片選用ADS803E，它是TI公司生產(chǎn)具有高信噪比（SFR=69dB）、低功耗（115Mw）的12位ADS803E，自帶32K大容量靜態(tài)緩存等優(yōu)點(diǎn)的A/D轉(zhuǎn)換芯片。可以設(shè)置輸入范圍為2VP-P和5VP-P作為內(nèi)置參考電壓，并有一個(gè)輸入電壓范圍溢出標(biāo)志，采用數(shù)字誤差校正技術(shù)，用于尺寸測(cè)量、光譜測(cè)試與分析、圖像掃描和AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集等。靜態(tài)存儲(chǔ)器采用AS7C256-15JC，它是Alliance Semiconductor公司生產(chǎn)的，最大存儲(chǔ)訪問時(shí)間為15ns，每片的存儲(chǔ)容量為32K×8。在初始訪問后，CPU處于空閑、中斷或擴(kuò)展模式，AS7C256處于節(jié)能狀態(tài)，可節(jié)能25%，并且可以通過CE和OE進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)展。系統(tǒng)邏輯控制模塊CPLD選用EPM7128SQC100-15芯片，它是Altera公司生產(chǎn)的。在線編程時(shí)，該芯片可以通過4個(gè)引腳的JTAG接口進(jìn)行，以便簡(jiǎn)化制作程。在本文所設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，CPLD的主要功能包括：時(shí)序分頻器、SRAM控制邏輯、地址控制器等等。存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地址控制是由地址控制器完成的。數(shù)據(jù)由A/D端口寫入SRAM，地址控制器根據(jù)A/D頻率產(chǎn)生遞增的SRAM地址。

三、光電編碼器照明與接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器的接收元件有別于傳統(tǒng)的光電軸角編碼器，它是采用線陣CCD作為接收元件，根據(jù)上述原則采用了綠色發(fā)光二極管作為光源。其亮度可通過外接可調(diào)電阻來(lái)調(diào)節(jié)，同時(shí)能起到保護(hù)發(fā)光二極管組的作用，電路較為簡(jiǎn)單。NEC公司生產(chǎn)的μPD3575D是一種高靈敏度、低暗電流、1024像元的內(nèi)置采樣保持電路和放大電路的線陣CCD圖像傳感器，主要用于傳真、掃描和OCR。在它內(nèi)部，包含了一列1024像元的光敏二極管以及兩列525位CCD電荷轉(zhuǎn)移寄存器。在5V驅(qū)動(dòng)（脈沖）和12V電源條件下，該器件可工作。為了使CCD在光強(qiáng)強(qiáng)弱不同的情況下輸出信號(hào)，本文以復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的一種新型的可提供多種驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)電路。MAX十PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境下對(duì)μPD3575D的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。在MAX十PLUSⅡ環(huán)境下通過編譯、校驗(yàn)后進(jìn)行引腳鎖定。

四、信號(hào)采集系統(tǒng)

本文所采用的信號(hào)采集方法是通過CCD輸出的視頻信號(hào)采樣，量化編碼后再采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊存入靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM，采樣結(jié)束后，通過PCI總線接口芯片，PCI9052將采集的數(shù)據(jù)從SRAM傳輸?shù)絇CI總線上，再通過計(jì)算機(jī)處理后給出最終結(jié)果。

五、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用C8051單片機(jī)，采用24LC01數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，及MAX232數(shù)據(jù)接口芯片共同組成數(shù)據(jù)采集處理單元，采用SJA1000CAN和驅(qū)動(dòng)控制器PCA80C250作為通信系統(tǒng)。采用愛立信DC/DC電源模塊作為電源部分，將電源轉(zhuǎn)換成+5V工作電壓。

2．軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)方位角數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示和CAN通信的功能。在軟件設(shè)計(jì)中采用多級(jí)復(fù)位陷阱，較大地減小了死機(jī)的概率，從而提高了整個(gè)電路系統(tǒng)的抗干擾能力。該系統(tǒng)軟件功能主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、異常處理模塊五部分。數(shù)據(jù)顯示模塊主要完成實(shí)時(shí)角度顯示，數(shù)據(jù)處理模塊主要完成糾錯(cuò)功能，數(shù)據(jù)采集模塊主要完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼譯碼功能，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊主要完成通過CAN總線的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，異常處理模塊主要完成系統(tǒng)出現(xiàn)異常后，整個(gè)系統(tǒng)可軟件復(fù)位。

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關(guān)鍵詞：AD2S83；旋轉(zhuǎn)變壓器反饋；光電編碼器反饋；位置閉環(huán)環(huán)

1 AD2S83芯片介紹

AD2S83利用比率跟蹤轉(zhuǎn)換方法將旋變格式輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行自然二進(jìn)制數(shù)字字。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離旋變器放置時(shí)，可以確保具有高抗擾度，并且支持長(zhǎng)引線。10、12、14或16位輸出字處于三態(tài)數(shù)字邏輯狀態(tài)，并通過16路輸出數(shù)據(jù)線以2字節(jié)形式提供。BYTE SELECT、ENABLE和引腳確?？奢p松地將數(shù)據(jù)傳輸至8和16位數(shù)據(jù)總線，而提供的輸出則可通過外部計(jì)數(shù)器進(jìn)行周期或俯仰計(jì)數(shù)。該器件還可以提供與速度成比例的模擬信號(hào)，可用于取代轉(zhuǎn)速傳感器；工作基準(zhǔn)頻率范圍為50Hz至20，000Hz。

2 編碼器工作原理

2.1 編碼器輸出信號(hào)

通常情況下編碼器的輸出波形如圖2所示。當(dāng)編碼器動(dòng)作時(shí)將產(chǎn)生A、B兩栩脈沖信號(hào)。且A、B兩相信號(hào)的波形完全相同.僅是存在90°相位差。編碼器的運(yùn)動(dòng)方向分為正負(fù)兩個(gè)方向：正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，脈沖信號(hào)A的相位超前脈沖信號(hào)B的相位90°；負(fù)方向運(yùn)動(dòng)脈沖信號(hào)A的相位滯后脈沖信號(hào)B的相位90°。

2.2 鑒相及四倍頻計(jì)數(shù)原理

鑒相及四倍頻計(jì)數(shù)原理圖如圖3所示，在編碼器單方向運(yùn)動(dòng)過程中，每個(gè)周期A、B兩相信號(hào)總存在四次電平狀態(tài)的改變；并且A、B兩相電平狀態(tài)改變的順序總為：10一11一0l—00—lO；因此，在一個(gè)周期的信號(hào)中可根據(jù)A、B兩相的4種電平狀態(tài)的順序變化對(duì)位置脈沖進(jìn)行細(xì)分計(jì)數(shù)及四倍頻計(jì)數(shù)；同時(shí)，根據(jù)A、B兩相電平的變化順序來(lái)判斷編碼器的運(yùn)動(dòng)方向；可得到四倍頻計(jì)數(shù)脈沖與方向脈沖如圖4所示。

3 旋轉(zhuǎn)反饋轉(zhuǎn)光電編碼器反饋的實(shí)現(xiàn)

3.1 總體方案

方案的總體框圖如圖4所示，采用分辨率可變的旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD2S83，作為旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的解碼器，可將模擬量的旋變信號(hào)轉(zhuǎn)換成1～15位的計(jì)數(shù)脈沖及方向信號(hào)。

AD2S83的分辨率可以選為10、12、14或16位，可以選擇各種應(yīng)用的最優(yōu)分辨率來(lái)使用AD2S83；如果AD2S83的分辨率選擇10位時(shí)，那么計(jì)數(shù)脈沖可依據(jù)需要選擇AD2S83的DB1～DB10其中任一輸出，DB1～DB10的輸出計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為2^0～2^（10-1），DB11～DB16無(wú)輸出；依次類推，當(dāng)分辨率選擇16位時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖可選擇AD2S83的DB1～DB16其中任一輸出，DB1～DB16的輸出計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為2^0～2^（16-1）。

AD2S83最大計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為32768（轉(zhuǎn)動(dòng)一圈），相當(dāng)于一個(gè)8192線的光電編碼器四倍頻后的脈沖個(gè)數(shù)，AD2S83分辨率、速率及計(jì)數(shù)脈沖對(duì)照表如表1所示；AD2S83解碼輸出的計(jì)數(shù)脈沖與方向信號(hào)，用來(lái)取代光電編碼器鑒相及四倍頻后得到的計(jì)數(shù)脈沖與方向脈沖。

3.2 硬件電路

該硬件電路框圖如圖5所示，電路中AD2S83使用的分辨率為14位，跟蹤轉(zhuǎn)速最高達(dá)65轉(zhuǎn)/秒（3，900 rpm）。

AD2S83的第2、4、7引腳分別接入單端的激磁信號(hào)、余弦信號(hào)、正弦信號(hào)，作為旋轉(zhuǎn)變壓器反饋的輸入信號(hào)；AD2S83經(jīng)過解碼后，第41引腳VCO O/P信號(hào)，為輸入旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的實(shí)時(shí)速度模擬電壓（-8VDC～+8VDC）；第37引腳DIRECTION信號(hào)，為輸入旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的實(shí)時(shí)方向（0VDC或5VDC即代表輸入旋變信號(hào)逆轉(zhuǎn)或順轉(zhuǎn)），用來(lái)替代光電編碼器鑒相及四倍頻后的方向脈沖信號(hào)；第23引腳DB14信號(hào)，為輸入旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的實(shí)時(shí)速度脈沖信號(hào)（包含實(shí)時(shí)位置信息），用來(lái)替代光電編碼器鑒相及四倍頻后的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。

3.3 實(shí)時(shí)編碼器反饋波形及速率計(jì)算

采用圖5硬件電路，作為高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的反饋硬件電路，與伺服電機(jī)組成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)后；在一固定的轉(zhuǎn)速下，用示波器分別監(jiān)測(cè)圖5中的方向信號(hào)與計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，分別得到順轉(zhuǎn)時(shí)的方向信號(hào)及計(jì)數(shù)脈沖波形、逆轉(zhuǎn)時(shí)的方向信號(hào)及計(jì)數(shù)脈沖波形，如圖6、圖7所示。

圖6、圖7中，示波器1通道是計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)；示波器2通道是方向信號(hào)，高電平為順轉(zhuǎn)，低電平為逆轉(zhuǎn)。用圖6中的方向信號(hào)及計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)計(jì)算實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，計(jì)算如下：

每一秒的脈沖個(gè)數(shù)：

4、旋轉(zhuǎn)反饋轉(zhuǎn)光電編碼器反饋的意義

旋轉(zhuǎn)反饋轉(zhuǎn)光電編碼器反饋，既具備了旋轉(zhuǎn)變壓器的優(yōu)點(diǎn)，又具備了光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)；其特點(diǎn)如下：

耐振動(dòng)沖擊能力強(qiáng)、抗干擾能力好，具有很高的可靠性；

抗污染能力強(qiáng)，能應(yīng)用在各種惡劣環(huán)境中，具有防塵、防油、防敲擊等特點(diǎn)；

靈敏度高、穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快；

分辨率高，可根據(jù)設(shè)備的精度要求選擇不同分辨率。

鑒于旋變反饋轉(zhuǎn)光電編碼器反饋以上的特點(diǎn)；可應(yīng)用于工作環(huán)境惡劣、高精度要求又高的伺服系統(tǒng)控制場(chǎng)合，比如應(yīng)用于高精度及大中型數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制、工業(yè)控制、轉(zhuǎn)臺(tái)控制、武器火力控制、雷達(dá)控制及慣性導(dǎo)航領(lǐng)域中。

5、 結(jié)束語(yǔ)

旋變反饋轉(zhuǎn)光電編碼器反饋，只不過是伺服控制系統(tǒng)反饋中一種方式；該種反饋方式，可以根據(jù)需要選擇分辨率，以滿足不同控制精度的需求；而且用該種反饋方式，作為伺服驅(qū)動(dòng)器的反饋部分，在速度閉環(huán)、位置閉環(huán)后，能夠極大的提高伺服驅(qū)動(dòng)器的控制精度；實(shí)際使用該種反饋方式的位置閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)在轉(zhuǎn)臺(tái)控制、工業(yè)控制領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床 脈沖編碼器 精度檢測(cè)裝置

1 引言

數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度在很大的程度上取決于檢測(cè)裝置的精度。它的作用是檢測(cè)位移量, 是將系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)位置與實(shí)際反饋位置相比較,用其差值去控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。在數(shù)控伺服系統(tǒng)中,通常有兩種反饋系統(tǒng):一種是速度反饋系統(tǒng),用來(lái)測(cè)量和控制運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給速度;另一種是位置反饋系統(tǒng),用來(lái)測(cè)量和控制運(yùn)動(dòng)部件的位移量。而實(shí)際反饋位置的采集,則是由位置檢測(cè)裝置來(lái)完成的。這些檢測(cè)裝置有脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、接近開關(guān)等。

2 精度檢測(cè)裝置原理簡(jiǎn)述

檢測(cè)裝置種類較多,現(xiàn)以絕對(duì)式脈沖編碼器的接觸式四位絕對(duì)編碼盤為例,簡(jiǎn)述其工作原理。圖a是絕對(duì)式光電編碼器的結(jié)構(gòu)圖。圖b是一個(gè)四位二進(jìn)制編碼盤,涂黑部分是導(dǎo)電的,其余是絕緣的,碼盤上有四條碼道。四個(gè)碼道并排裝有四個(gè)電刷,電刷經(jīng)電阻接到電源正極。碼盤最里面的一圈是電源負(fù)極。

四位二進(jìn)制編碼盤

由于制造精度和安裝質(zhì)量或工作過程中意外因素,易于引起閱讀錯(cuò)誤。為此絕對(duì)式光電編碼盤大多采用格雷碼編碼盤,圖c為4位格雷碼盤。其特點(diǎn)是任何兩個(gè)相鄰數(shù)碼間只有一位是變化的, 這樣即使制作和安裝不太準(zhǔn)確,產(chǎn)生的誤差最多也只是最低位的一位數(shù)。還可消除非單值性誤差。

3 精度檢測(cè)裝置

3.1脈沖編碼器檢測(cè)裝置

脈沖編碼器,是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器,能把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖。是數(shù)控機(jī)床上使用最多的角位移檢測(cè)傳感器。編碼器除了可以測(cè)量角位移外,還可以通過測(cè)量光電脈沖的頻率。經(jīng)過變換電路也可用于速度檢測(cè),同時(shí)作為速度檢測(cè)裝置。

脈沖編碼器可分為光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種。從精度和可靠性來(lái)看,光電式較好,光電式脈沖編碼器可以用于角度檢測(cè),也可用于速度檢測(cè)。所以在數(shù)控機(jī)床上通常使用光電式脈沖編碼器。

(1) 光電式脈沖編碼器

光電式脈沖編碼器可分為增量式脈沖編碼器和絕對(duì)式脈沖編碼器。

光電脈沖編碼器是按它每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)的多少來(lái)分,有幾種型號(hào),數(shù)控機(jī)床最常用的脈沖編碼器有2000脈沖/r,每轉(zhuǎn)脈沖位移量/mm有2,3,4,5,8;2500脈沖/r;每轉(zhuǎn)脈沖位移量/mm有5,10;3000脈沖/r,每轉(zhuǎn)脈沖位移量/mm3,6,12。

增量式脈沖編碼器由光源、光敏元件、透光狹縫、碼盤基片、光板、透明鏡、A/D轉(zhuǎn)換線路及數(shù)字顯示裝置組成。絕對(duì)式光電編碼器是一種直接編碼式的測(cè)量元件,通過讀取編碼盤上的圖案確定軸的位置沒有積累誤差。

(2) 混合式絕對(duì)值編碼器

混合式絕對(duì)值編碼器是把增量制碼與絕對(duì)制碼同做在一碼盤上。圓盤的最外圈是高密度的增量制條紋, 其中間分布在4圈圓環(huán)上有4個(gè)二進(jìn)制位循環(huán)碼,每1/4圓由4位二進(jìn)制循環(huán)碼分割成16個(gè)等分位置。在圓盤最里圈仍有發(fā)一轉(zhuǎn)信號(hào)的窄縫條。由循環(huán)碼讀出的4×16個(gè)位置/轉(zhuǎn),代表了一圈的粗計(jì)角度檢測(cè),它和交流伺服電機(jī)4對(duì)磁極的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電機(jī)的磁場(chǎng)位置進(jìn)行有效的控制。

3.2其它檢測(cè)裝置

旋轉(zhuǎn)變壓器,是一種控制用的微電動(dòng)機(jī),將機(jī)械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號(hào),工作原理和普通變壓器基本相似。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 抗干擾能力強(qiáng),工作可靠,動(dòng)作靈敏,對(duì)環(huán)境沒有特殊要求,一般用于精度要求不高機(jī)床的粗測(cè)及中測(cè)系統(tǒng)。

感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器均為電磁式檢測(cè)裝置,二者工作原理相同,其輸出電壓隨被測(cè)直線位移或角位移而改變。主要部件包括定尺和滑尺,定尺和滑尺分別安裝在機(jī)床床身和移動(dòng)部件上。感應(yīng)同步器分成直線式和旋轉(zhuǎn)式兩大類,分別用于長(zhǎng)度測(cè)量和角度測(cè)量。

光柵主要由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成,光柵傳感器測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍廣、可進(jìn)行無(wú)接觸測(cè)量、易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和數(shù)字化。

接近開關(guān)類型有電感式、電容式、霍爾式、光電式、干簧管式等多種形式。它具有體積小、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)觸頭、無(wú)接觸檢測(cè)等特點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)裝置通常有模擬式和數(shù)字式,數(shù)字式檢測(cè)裝置能夠直接將非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,不需要A/D轉(zhuǎn)換,直接用數(shù)字顯示。數(shù)字式檢測(cè)裝置與模擬式檢測(cè)裝置相比優(yōu)點(diǎn)有測(cè)量精度和分辨率高,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),便于與微機(jī)接口,適宜遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?。?shù)字式檢測(cè)裝置可以測(cè)量線位移,也可以測(cè)量角位移,常用的數(shù)字位置檢測(cè)裝置有編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,位置精度檢測(cè)裝置非常重要,它是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分,其作用是檢測(cè)位移和速度,發(fā)送反饋信號(hào),構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。檢測(cè)系統(tǒng)決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。了解數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)元件的工作原理,掌握了數(shù)控機(jī)床的位置測(cè)量裝置的作用與特點(diǎn),就能正確選用位置檢測(cè)元件,從而保證數(shù)控機(jī)床的加工精度。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉祖其主編.機(jī)床電氣控制與PLC[M].北京:高等教育出版社,2009.3.

[2] 廖兆榮主編.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].北京:高等教育出版社,2005.1.

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【關(guān)鍵詞】步進(jìn)電機(jī)；步距角；閉環(huán)控制；脈沖信號(hào)

1.應(yīng)用背景

在超聲波清洗機(jī)的工作過程中，為了提高工作效率，減輕工人工作負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)清洗過程自動(dòng)化，設(shè)計(jì)了該直線運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)沿直線方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中任意時(shí)刻，可改變運(yùn)動(dòng)方向及運(yùn)動(dòng)速度，亦可快速定位到運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的特定位置。

2.硬件及結(jié)構(gòu)組成

該系統(tǒng)硬件組成主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、光電編碼器、位置傳感器、柔性聯(lián)軸器、滾珠絲杠組件、直線滑軌組件、執(zhí)行器連接器。

如圖1所示，其中：1.步進(jìn)電機(jī)，2.光電編碼器，3.位置傳感器，4.柔性聯(lián)軸器，5.滾珠絲杠組件，6.直線滑軌組件，7.執(zhí)行器連接器。

3.控制方法及工作流程

3.1步進(jìn)電機(jī)控制

選用兩項(xiàng)四線混合步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù)為：n=360°/1.8°=200。步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)由單片機(jī)根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速要求發(fā)出相應(yīng)頻率的脈沖給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)的及驅(qū)動(dòng)器根據(jù)脈沖的頻率驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動(dòng)光電編碼器同步旋轉(zhuǎn)，光電編碼器發(fā)出的信號(hào)反饋給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器完成整個(gè)閉環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過光電編碼器反饋信號(hào)與自身發(fā)出的脈沖信號(hào)對(duì)比，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的過沖、丟步等運(yùn)行錯(cuò)誤并自動(dòng)完成修正。

3.2執(zhí)行器連接器位置標(biāo)定

為實(shí)現(xiàn)定位至運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的特定位置的功能，需要沿導(dǎo)軌方向在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)為步進(jìn)電機(jī)建立一維坐標(biāo)系，并為執(zhí)行器連接器所在的位置標(biāo)定對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。標(biāo)定方法如下：

將執(zhí)行器連接器向起始位置移動(dòng)，當(dāng)起始位置傳感器發(fā)出信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。該位置記為起始位置，編碼為0。將執(zhí)行器連接器向終止位置移動(dòng)，當(dāng)終止位置傳感器發(fā)出信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。該位置記為終止位置，編碼為光電編碼器從起始位置到終止位置記錄的編碼數(shù)，記為N0。使用1000線光電編碼器，則從起始位置運(yùn)動(dòng)至距離起始位置1（單位：mm）對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)為：

3.3直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作流程

4.總結(jié)

通過使用位置傳感器和光電編碼器實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器連接器運(yùn)動(dòng)邊界標(biāo)定，執(zhí)行器連接器精確定位。在直線滑軌保證直線運(yùn)動(dòng)方向精度的基礎(chǔ)上，使用滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)及光電編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器連接器的高精度移動(dòng)。此直線運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)不受運(yùn)動(dòng)范圍限制，運(yùn)動(dòng)范圍改變僅需對(duì)系統(tǒng)坐標(biāo)系重新標(biāo)定；在橫向和縱向分別布置，亦可實(shí)現(xiàn)二維空間的精確定位及移動(dòng)。 [科]

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關(guān)鍵詞：

1.轉(zhuǎn)動(dòng)天線角度測(cè)量方式演變

831臺(tái)在用的1號(hào)和2號(hào)ZT-1型轉(zhuǎn)動(dòng)天線，是我國(guó)自行試制的第一副大功率、高增益、寬頻段、多方位短波同相水平轉(zhuǎn)動(dòng)天線。

天線角度取樣初期是采用與轉(zhuǎn)動(dòng)天線中心支柱同步聯(lián)動(dòng)大齒輪帶動(dòng)固定位置的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)再帶動(dòng)光電碼盤方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。光電碼盤編碼方式采用BCD碼（如表1），其上同軸開十圈透光孔，光源通過透光孔對(duì)光敏電阻進(jìn)行照射采樣，信號(hào)經(jīng)邏輯判斷后送至個(gè)、十、百位0-9十層數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字，從而準(zhǔn)確指示位置信息。

此方式在使用中由于機(jī)械磨損造成轉(zhuǎn)動(dòng)天線中心支柱偏心，打壞的大齒輪跳齒，致使天線實(shí)際位置與指示位置不一致；再加上取樣用的光電碼盤產(chǎn)品落后，體積較大，光源不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)漏碼，造成天線定位精度低。

經(jīng)改造后將原采樣結(jié)構(gòu)改為彈性隨動(dòng)取樣結(jié)構(gòu)，克服天線中心偏心問題，將原光電碼盤改為KOYO公司的TRD-NA系列絕對(duì)值型旋轉(zhuǎn)編碼器。它屬于一種超小型、高速響應(yīng)、采用金屬光柵、輸出為無(wú)讀取誤差的格雷碼編碼器。絕對(duì)值型編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線......編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的亮、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器，這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼；抗干擾能力強(qiáng)，沒用累積誤差，體積?。浑娫辞袛嗪笪恢眯畔⒉粫?huì)丟失，它不受停電、干擾的影響。

2.格雷碼（又叫循環(huán)二進(jìn)制碼或反射二進(jìn)制碼）介紹

格雷碼(Gray Code)是一種絕對(duì)編碼方式，對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度以格雷碼形式并行輸出絕對(duì)位置值。格雷二進(jìn)制碼是為了彌補(bǔ)二進(jìn)制碼的缺陷而產(chǎn)生的代碼。因?yàn)樵诙M(jìn)制碼中當(dāng)從某一個(gè)數(shù)到下一個(gè)數(shù)變化時(shí)，可能同時(shí)有2個(gè)以上的數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，例如從十進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換為4時(shí)二進(jìn)制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖，由于對(duì)各位讀取的時(shí)序上的差異，可能造成讀出錯(cuò)誤。為了解決此問題，設(shè)計(jì)一種代碼，使其在從任一數(shù)到下一數(shù)變化時(shí)，只有一個(gè)數(shù)據(jù)位變化，以避免讀取錯(cuò)誤，這樣的代碼即格雷二進(jìn)制碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式。而且無(wú)需計(jì)數(shù)器，它大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。另外由于最大數(shù)與最小數(shù)之間也僅一個(gè)數(shù)不同，故通常又叫格雷反射碼或循環(huán)碼。下面以四位代碼為例，由格雷碼與二進(jìn)制碼的對(duì)照表導(dǎo)出兩種代碼相互轉(zhuǎn)換的邏輯表達(dá)式（如表1）：

表1

十進(jìn)制數(shù)

BCD碼

自然二進(jìn)制數(shù)

格雷碼

十進(jìn)制數(shù)

BCD碼

自然二進(jìn)制數(shù)

格雷碼

0000

0000

0000

8

1000

1000

1100

1

0001

0001

0001

9

1001

1001

1101

2

0010

0010

0011

10

1010

1111

3

0011

0011

0010

11

1011

1110

4

0100

0100

0110

12

1100

1010

5

0101

0101

0111

13

1101

1011

6

0110

0110

0101

14

1110

1001

7

0111

0111

0100

15

1111

1000

格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼,其法則是保留格雷碼的最高位作為自然二進(jìn)制碼的最高位，而次高位自然二進(jìn)制碼為高位自然二進(jìn)制碼與次高位格雷碼相異或，而自然二進(jìn)制碼的其余各位與次高位自然二進(jìn)制碼的求法相類似。

某二進(jìn)制格雷碼為 Gn-1 Gn-2...G2 G1 G0

其對(duì)應(yīng)的自然二進(jìn)制碼為 Bn-1 Bn-2...B2 B1 B0

其中：最高位保留--- Bn-1 =Gn-1

其他各位--- Bi-1 =Gi-1異或Bi i=1,2...，n-1

3.天線角度的測(cè)量

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關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 主軸編碼器 數(shù)控故障

一、主軸編碼器的作用和工作原理

主軸編碼器采用與主軸同步的光電脈沖發(fā)生器，通過中間軸上的齒輪1∶1地同步傳動(dòng)。數(shù)控車床的車螺紋加工時(shí)，為了滿足切削螺距的需要，要求主軸每轉(zhuǎn)一周，刀具準(zhǔn)確地移動(dòng)一個(gè)螺距（導(dǎo)程）。系統(tǒng)通過主軸編碼器的反饋脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的插補(bǔ)功能，完成主軸位置脈沖的計(jì)數(shù)與進(jìn)給同步控制。此外，主軸編碼器還可實(shí)現(xiàn)恒線速度切削控制。

光電脈沖發(fā)生器的原理如圖1所示。在漏光盤上，沿圓周刻有兩圈條紋，外圈為圓周等分線條，例如：1024條，作為發(fā)送脈沖用，內(nèi)圈僅1條。在光欄上，刻有透光條紋A、B、C，A與B之間的距離應(yīng)保證當(dāng)條紋A與漏光盤上任一條紋重合時(shí)，條紋B應(yīng)與漏光盤上另一條紋的重合度錯(cuò)位1/4周期。在光欄的每一條紋的后面均安置光敏三極管一只，構(gòu)成一條輸出通道。

圖1 光電脈沖發(fā)生器的原理圖

燈泡發(fā)出的散射光線經(jīng)過聚光鏡聚光后成為平行光線，當(dāng)漏光盤與主軸同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于漏光盤上的條紋與光欄上的條紋出現(xiàn)重合和錯(cuò)位，使光敏管受到光線亮、暗的變化，引起光敏管內(nèi)電流大小發(fā)生變化，變化的信號(hào)電流經(jīng)整流放大電路輸出矩形脈沖。由于條紋A與漏光盤條紋重合時(shí)，條紋B與另一條紋錯(cuò)位1/4周期，因此 A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期。

脈沖發(fā)生器中漏光盤內(nèi)圈的一條刻線與光欄上條紋C重合時(shí)輸出的脈沖為同步（起步，又稱零位）脈沖。利用同步脈沖，數(shù)控車床可實(shí)現(xiàn)加工控制，也可作為主軸準(zhǔn)停裝置的準(zhǔn)停信號(hào)。數(shù)控車床車螺紋時(shí)，利用同步脈沖作為車刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的控制信號(hào)，以保證車削螺紋不會(huì)亂扣。

主軸編碼器一般與主軸采用1∶1齒輪傳動(dòng)且采用同步帶連接，編碼器為1024脈沖／轉(zhuǎn)，經(jīng)過系統(tǒng)4倍頻電路得到4096個(gè)脈沖。其信號(hào)及連接如圖2所示。

二、主軸編碼器常見故障及處理

1.不執(zhí)行螺紋加工的故障及處理

系統(tǒng)工作原理：數(shù)控車床螺紋加工的工作原理是主軸旋轉(zhuǎn)與Z軸進(jìn)給之間的插補(bǔ)。當(dāng)執(zhí)行螺紋加工指令時(shí)，系統(tǒng)得到主軸位置檢測(cè)裝置發(fā)出的一轉(zhuǎn)信號(hào)后開始進(jìn)行螺紋加工，根據(jù)主軸的位置反饋脈沖進(jìn)行Z軸的插補(bǔ)控制，即主軸轉(zhuǎn)一周，Z軸進(jìn)給一個(gè)螺距或一個(gè)導(dǎo)程。

圖2 主軸位置編碼器信號(hào)及接線

產(chǎn)生故障的原因：

（1）主軸編碼器與系統(tǒng)之間的連接不良。

（2）主軸編碼器的位置信號(hào)PA、＊PA、PB、＊PB不良或連接電纜斷開。

（3）主軸編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)PZ、＊Z不良或連接電纜斷開。

（4）系統(tǒng)或主軸放大器故障。

故障處理：對(duì)于故障產(chǎn)生原因（1），可通過檢查連接電纜接口及電纜的校線查到故障并修復(fù)。對(duì)于故障產(chǎn)生原因（2），可通過系統(tǒng)顯示裝置上是否有主軸速度顯示來(lái)判別，如查無(wú)主軸速度顯示則為該類故障。對(duì)于故障產(chǎn)生原因（3），可通過加工指令G99（每轉(zhuǎn)進(jìn)給加工）和G98（每分進(jìn)給加工）切換來(lái)判別，如果G98進(jìn)給切削正常而G99進(jìn)給不執(zhí)行，則為該類故障。如果以上故障都排除，則為系統(tǒng)本身故障，即系統(tǒng)存儲(chǔ)板或主板故障。

2.加工時(shí)出現(xiàn)“亂扣”的故障及處理

系統(tǒng)工作原理：一般的螺紋加工要經(jīng)過幾次切削才能完成，每次重復(fù)切削時(shí)，開始進(jìn)刀的位置必須相同。為了保證重復(fù)切削不亂扣，數(shù)控系統(tǒng)在接收主軸編碼器中的一轉(zhuǎn)信號(hào)后才開始螺紋切削的計(jì)算。

產(chǎn)生故障原因及處理：當(dāng)系統(tǒng)得到的一轉(zhuǎn)信號(hào)不穩(wěn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“亂扣”現(xiàn)象。產(chǎn)生故障的原因是主軸編碼器的連接不良、主軸編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)或信號(hào)電纜不良、主軸編碼器內(nèi)部有臟東西或編碼器本身不良。如果以上故障排除后系統(tǒng)還亂扣，則需要檢查系統(tǒng)或主軸放大器。

3.螺紋加工出現(xiàn)螺距不穩(wěn)故障及處理

系統(tǒng)工作原理：數(shù)控車床螺紋加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)與Z軸進(jìn)給時(shí)進(jìn)行插補(bǔ)控制，即主軸轉(zhuǎn)一周，Z軸進(jìn)給一個(gè)螺距或一個(gè)導(dǎo)程。

產(chǎn)生故障原因如下。

（1）如果產(chǎn)生螺距誤差是隨機(jī)的：產(chǎn)生故障的可能原因是主軸編碼器連接不良、主軸編碼器內(nèi)部太臟、Z軸位置編碼器不良、Z軸電動(dòng)機(jī)與Z軸連接松動(dòng)。

篇8

【關(guān)鍵詞】STM32;步進(jìn)電機(jī);細(xì)分驅(qū)動(dòng)

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，體育娛樂賽事中的直升飛機(jī)以及私人飛機(jī)的需求量不斷擴(kuò)大。目前，我國(guó)正在試點(diǎn)開放部分區(qū)域進(jìn)行低空飛行。但是，按照我國(guó)現(xiàn)有的城市管理水平和設(shè)施情況來(lái)說，開放低空飛行必將面臨不少困難。保障飛行安全做好低空飛行預(yù)警是開放低空飛行的首要的技術(shù)瓶頸。低空預(yù)警雷達(dá)的有效使用實(shí)現(xiàn)了低空飛行預(yù)警，為低空領(lǐng)域的開放起到了一定的技術(shù)支持作用。但低空預(yù)警雷達(dá)仍具有局限性，不能提供直觀的圖像信息。

光電技術(shù)的快速發(fā)展，使得機(jī)（車、船）載光電監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于制導(dǎo)、偵查、火控、光電對(duì)抗以及體育、消防、環(huán)境監(jiān)控、公共安全等領(lǐng)域。光電監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)能夠提供直觀、清晰的圖像信息，有效的彌補(bǔ)了低空預(yù)警雷達(dá)的不足之處。

光電監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)配合雷達(dá)使用，為監(jiān)管部門提供空中目標(biāo)的方位、距離、高度等情報(bào)信息，利用可見光攝像機(jī)和紅外熱像儀傳感器組合，對(duì)需要進(jìn)行監(jiān)控的區(qū)域進(jìn)行全天時(shí)視頻探測(cè)與監(jiān)視。本文主要是對(duì)低空預(yù)警光電監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)中的伺服控制子系統(tǒng)進(jìn)行研究。

2.總體方案設(shè)計(jì)

2.1 控制方案

光電監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)根據(jù)雷達(dá)探測(cè)到目標(biāo)的位置信息，算出方位電機(jī)和俯仰電機(jī)的角度值，然后轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)。通過對(duì)脈沖的控制進(jìn)而控制方位軸和俯仰軸的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到實(shí)時(shí)跟蹤。光電監(jiān)測(cè)跟蹤系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖1光電監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)總體框圖

上位PC機(jī)把經(jīng)圖像處理得出的坐標(biāo)偏差通過串口協(xié)議下載給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器經(jīng)過計(jì)算得到偏差角數(shù)據(jù)，并發(fā)出相應(yīng)的方向脈沖和pwm控制脈沖信號(hào)給二維轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，直接調(diào)整兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由光電編碼器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，提高控制精度。二維轉(zhuǎn)臺(tái)原理框圖如圖2所示。

圖2 二維轉(zhuǎn)臺(tái)原理框圖

2.2 結(jié)構(gòu)方案

轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要有敞開式U型、封閉式0型和T型。U型和T型結(jié)構(gòu)對(duì)稱性差、結(jié)構(gòu)剛度小、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積大，常用于低速擺動(dòng)工況，一般用于中框架和外框架。0型結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好、結(jié)構(gòu)剛度大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，常用于高速整圈旋轉(zhuǎn)，一般用于中框架和內(nèi)框架。

本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案擬采用O型框架作為方位軸框架，U型框架作為俯仰軸框架。圖3為轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

3.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件平臺(tái)是完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤的重要保證，根據(jù)需要擬設(shè)計(jì)一套硬件平臺(tái)：采用STM32F103RBT6作為轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)主要的硬件處理器，以及轉(zhuǎn)臺(tái)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器，光電編碼器，光電耦合器等?；赟TM32F103RBT6的轉(zhuǎn)臺(tái)控制功能模塊如圖4所示。

圖4 基于STM32F10X的轉(zhuǎn)臺(tái)控制功能模塊

3.1 STM32F103RBT6控制器

STM32F103RBT6擁有的資源包括128KB FLASH、20KB SRAM、2個(gè)SPI、3個(gè)串口、一個(gè)USB、1個(gè)CAN、2個(gè)12位的ADC（16通道）、RTC、DMA、4個(gè)16位定時(shí)器、51個(gè)可用的I/O腳等。步進(jìn)電機(jī)通過脈沖和方向的方式進(jìn)行控制，而STM32F103RBT6的定時(shí)器都可以用來(lái)產(chǎn)生PWM輸出，STM32F103RBT6最多可以同時(shí)產(chǎn)生30路PWM輸出，完全可以脈沖步進(jìn)電機(jī)的需求。

3.2 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度即步距角。利用STM32F103RBT6產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)和方向信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)，并通過改變PWM脈沖信號(hào)頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的變速控制過程。通過軟件控制PWM脈沖串的疏密來(lái)控制運(yùn)動(dòng)過程中的加減速，加密脈沖串可實(shí)現(xiàn)加速過程，稀疏脈沖串可實(shí)現(xiàn)減少過程。步進(jìn)電機(jī)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，細(xì)分步距角，提高定位精度。

本系統(tǒng)方位電機(jī)和俯仰電機(jī)均使用57HS09型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°。為提高轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性所采用的具有細(xì)分功能的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)是DM442，最大細(xì)分?jǐn)?shù)為25600步數(shù)/轉(zhuǎn)。控制器，步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的連線圖如圖5所示。

3.3 光電編碼器

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，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。在選擇光電編碼器時(shí)，要考慮被測(cè)元件的精度，要使它能與被測(cè)元件的精度相匹配，一般編碼器的精度要高于被測(cè)元件的精度。

圖5 連線圖

4.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

性能要求、完整、可靠的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)的前提條件，完善有效的軟件設(shè)計(jì)才能發(fā)揮硬件資源的潛力，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。

主程序是控制系統(tǒng)的核心部分，主要完成系統(tǒng)的初始化（I/O口、串行通信接口、定時(shí)器等的初始化），計(jì)數(shù)器周期寄存器初值的計(jì)算，各標(biāo)志位的置位與復(fù)位，接收光電編碼器信號(hào)，中斷配置，系統(tǒng)自檢等功能。主程序完成初始化后，進(jìn)入循環(huán)等待中斷。中斷程序完成對(duì)上位機(jī)下傳數(shù)據(jù)的接收，并根據(jù)相應(yīng)的算法將接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成方向脈沖和PWM控制脈沖。主程序控制流程如圖6所示。

圖6 主程序控制流程圖

5.結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證可知，基于STM32的伺服控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，為樣機(jī)設(shè)計(jì)提供了一定的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]史偉會(huì).太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究[D].上海：東華大學(xué)，2011.

[2]張春光.太陽(yáng)能電池板二維自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究[D].山西：太原科技大學(xué)，2013.

[3]胖瑩.基于STM32的太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].河北：燕山大學(xué)，2012.

篇9

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)伺服系統(tǒng)；C8051F020；步進(jìn)電機(jī)

0 引言

雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)用來(lái)控制天線動(dòng)作，搜索各個(gè)方位的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)天線的自動(dòng)控制的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是由機(jī)械傳動(dòng)部分和驅(qū)動(dòng)控制電路組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其它的反饋系統(tǒng)沒有本質(zhì)上的區(qū)別，它是由若干元件和部件組成的具有功率放大電路的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制雷達(dá)天線的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、步進(jìn)、停止，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，還要考慮到功耗低、體積小、便于攜帶的特點(diǎn)，在使用時(shí)應(yīng)該具有高可靠性、傳輸誤碼率小，同時(shí)還要還要具有開機(jī)測(cè)試、電池電壓采樣，欠壓報(bào)警等輔助功能。本文是基于C8051F020單片機(jī)的設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際要求，將具體介紹該系統(tǒng)的硬件電路原理及軟件系統(tǒng)構(gòu)建。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

本方案是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)天線的中心角度調(diào)整以及在方位上的掃描速度和掃描范圍的控制，采用準(zhǔn)閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)接受控制脈沖一步一步地旋轉(zhuǎn)，防止出現(xiàn)積累誤差。此方案采用Silabs公司開發(fā)的C8051F020單片機(jī)作為主控制器，NS公司推出的LMD18245作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)單片機(jī)接收到終端命令時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，系統(tǒng)中光電編碼器與步進(jìn)電機(jī)同軸，光電編碼器將步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作反饋回單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)天線的閉環(huán)控制。該系統(tǒng)通過RS232A串口進(jìn)行通信和調(diào)試。系統(tǒng)總框圖（圖1）如下：

2 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路主要包括主控C8051F020和驅(qū)動(dòng)器LMD16245構(gòu)成的控制電機(jī)電路、編碼器讀數(shù)經(jīng)過整形電路回饋給主控的反饋電路、主控和串口芯片構(gòu)成的通信和測(cè)試電路、電池電壓采樣電路及欠壓報(bào)警電路。

主控單片機(jī)C8051F020是一款真正獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)，將C8051F020用于嵌入式控制系統(tǒng)，可大量減少器件，充分發(fā)揮C8051F020的高速度特點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng)的集成度。內(nèi)部包含數(shù)字電路和模擬電路，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將模擬電源和數(shù)字電源分別連接，最后要通過磁珠（或電感）連接在一起；由于步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，電路中采用光電耦合器將主控單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)隔離，這樣可以避免單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)功率回路的共地干擾。單片機(jī)控制信號(hào)LVTTL和光電編碼器與控制電機(jī)之間的和TTL電平之間用74LV4245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。原理圖模塊設(shè)計(jì)如下介紹：

2.1 光電隔離

采用光耦集成電路TLP521實(shí)現(xiàn)隔離，不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，就能達(dá)到防止干擾的目的。由于光耦的輸入端電流較大，直接使用CPU的引腳驅(qū)動(dòng)會(huì)對(duì)CPU產(chǎn)生較大的電流沖擊，所以先用74LVX4245進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后控制光耦工作。

2.2 電平轉(zhuǎn)換

CPU及電路用3.3V供電，CPU引腳直接輸出的是LVTTL電平，為了與外部TTL電平兼容，并且提高驅(qū)動(dòng)能力與減少干擾，采用集成電路74LVX4245實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

2.3 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路采用集成電路LMD18245，最大輸出電流3A，內(nèi)部含16細(xì)分電路，也可以外接電路再細(xì)分，電路簡(jiǎn)單。細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無(wú)關(guān)。

2.4 電源轉(zhuǎn)換電路（DC/DC）

驅(qū)動(dòng)部分電路容易受到干擾，與CPU部分的供電電源分開，利用2個(gè)DC/DC集成電路產(chǎn)生2路5V電壓，一路提供給光電編碼器，并經(jīng)變換提供給CPU，另一路提供給光藕和驅(qū)動(dòng)電路的邏輯電平。

2.5 JTAG

片內(nèi)JTAG接口可直接對(duì)對(duì)安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、實(shí)時(shí)在系統(tǒng)仿真調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器及寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停止命令。在使用JTAG調(diào)試時(shí)，所有模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用角度與速度準(zhǔn)雙閉環(huán)控制。角度反饋是伺服的主反饋回路，時(shí)實(shí)角度由光電編碼器采集得到；速度反饋是一個(gè)局部反饋回路，前次的速度值只是軟件的記憶值，外部沒有速度傳感器，所以在本文中稱為準(zhǔn)雙閉環(huán)控制。在任何時(shí)刻當(dāng)角度與速度發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)都必須響應(yīng)，速度值的控制由軟件設(shè)置中斷周期來(lái)完成，編寫程序時(shí)，特別注意中斷、存儲(chǔ)器、運(yùn)算符號(hào)位的管理，提高系統(tǒng)的可靠性。主流程圖如圖2所示。

4 結(jié)論

本文提出的基于C8051F020的雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)在雷達(dá)整機(jī)樣機(jī)中調(diào)試通過，并能夠正常的工作。使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器更加精確的控制了步進(jìn)電機(jī)的相電流，大大的改善了電機(jī)的振動(dòng)和噪音，消除了電機(jī)的低頻振蕩，提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。單片機(jī)C8051F020本身就是低功耗設(shè)計(jì)，還可以通過改變系統(tǒng)時(shí)鐘、復(fù)位源及片上外設(shè)等狀態(tài)來(lái)節(jié)省功耗。

【參考文獻(xiàn)】

[1]http：//.cn＼datasheets＼C8051F02x.pdf[OL].

[2]http：//＼LMD18245.pdf[OL].

篇10

關(guān)鍵詞 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 數(shù)字侍服系統(tǒng) 光電編碼器

中圖分類號(hào)：TM383.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Design of Stepper Motor Digital Servo Control System

PAI Zhongmei

(Jiangsu Wuxi Technician School, Wuxi, Jiangsu 214000)

Abstract The stepper motor has simple structure, and speed control is relatively easy to implement, with high precision, can achieve high-precision open-loop positioning control. The control circuit of this operation mode is simple economic, do not need to position detection components, is a practical digital servo feed system, as long as the static and dynamic performance to meet the requirements, should first consider using this system. But in large load or high-speed, this system may be out of step or lack of precision, this paper introduces two digital servo systems which can solve these problems.

Key words stepper motor; digital servo system; optical encoder

1 反饋補(bǔ)償式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給數(shù)字侍服控制系統(tǒng)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)能跟隨每一個(gè)指令脈沖，在運(yùn)行結(jié)束時(shí)所走的總行程正好等于輸出脈沖的個(gè)數(shù)乘以步距。然而，由于開環(huán)控制沒有位置反饋檢測(cè)，導(dǎo)致無(wú)法知道是否丟失了脈沖；另外，電動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度受負(fù)載大小的影響，所以，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制性能受到了一些限制。由于上述原因，近年來(lái)出現(xiàn)了反饋補(bǔ)償式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)侍服系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基本上解決了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)丟失脈沖的問題，圖1所示是反饋補(bǔ)償式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給侍服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。步進(jìn)電機(jī)將所給的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移或線位移，而環(huán)形分配器則按規(guī)定的方式將電脈沖信號(hào)分配給步進(jìn)電機(jī)的各相勵(lì)磁繞組，使各相勵(lì)磁繞組在電脈沖信號(hào)的控制下工作。脈沖功率放大器能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)、電流控制及多種保護(hù)功能。該電路與開環(huán)系統(tǒng)不同的是，這里在步進(jìn)電機(jī)的軸上安裝了脈沖編碼器，脈沖編碼器將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成脈沖輸出，輸出脈沖被送到反饋處理電路中。指令脈沖和反饋脈沖均送入補(bǔ)償控制器中進(jìn)行比較，補(bǔ)償控制器根據(jù)指令脈沖和反饋脈沖之差向后面的環(huán)形脈沖分配器發(fā)出脈沖，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。補(bǔ)償控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心。這里需要指出的是反饋處理電路有兩個(gè)作用：

（1）由于脈沖編碼器每轉(zhuǎn)一周輸出的脈沖個(gè)數(shù)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一周所走過的步數(shù)不一定一樣，所以需要反饋處理電路起適配的作用。

（2）反饋處理電路應(yīng)當(dāng)將脈沖編碼器的輸出脈沖轉(zhuǎn)換成正、反轉(zhuǎn)反饋計(jì)數(shù)脈沖。與反饋脈沖一樣，指令脈沖也有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)通道。

圖1 反饋補(bǔ)償式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給數(shù)字侍服控制系統(tǒng)

2 帶光電編碼盤的直流伺服速度控制系統(tǒng)

圖2是傳統(tǒng)的直流伺服速度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，隨著工作時(shí)間加長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的溫度會(huì)不斷的上升，而反饋元器件――測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同軸連接，導(dǎo)致測(cè)速電動(dòng)機(jī)溫度也會(huì)隨之上升。測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其值為

=

式中 ――測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì)

――電勢(shì)系數(shù)

圖2 傳統(tǒng)直流伺服速度控制系統(tǒng)原理框圖

圖3 采用光電編碼器的直流伺服速度控制系統(tǒng)原理框圖

在通常情況下，是個(gè)常數(shù)，測(cè)速電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速。成正比。實(shí)際工作中，電動(dòng)機(jī)工作后溫度會(huì)有所上升，也會(huì)隨之發(fā)生變化，一般情況是下降的。由于變小，所以也隨之變小。但此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卻并沒有下降，通過轉(zhuǎn)換，反饋到速度環(huán)的電壓會(huì)上升，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，通過公式 = 可知，電動(dòng)勢(shì)會(huì)隨之上升，從而達(dá)到維持不變?？墒牵o定值不變但電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速在慢慢上升，這勢(shì)必引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速誤差的增大。我們根據(jù)實(shí)際的測(cè)量，一般來(lái)說電動(dòng)機(jī)溫度每上升100℃，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的誤差就會(huì)相應(yīng)的增大1%~3%。所以該系統(tǒng)雖能滿足控制精度較低的產(chǎn)品的需求，但對(duì)于控制精度要求高的場(chǎng)合就不適用了。

為了提高電動(dòng)機(jī)的控制精度，這里在電路中增加光電編碼器，它與電動(dòng)機(jī)同軸安裝，可以輸出與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的輸出的脈沖信號(hào)頻率，該脈沖頻率通過F/V（頻壓）轉(zhuǎn)換為反映轉(zhuǎn)速高低的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)與給定的信號(hào)比較，就可以準(zhǔn)確測(cè)出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（如圖3）。

步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)控制裝置，通過以上兩種方法，可以步進(jìn)電機(jī)的控制精度，使其更加適應(yīng)數(shù)字伺服系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀昱曜.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).西安電子科技大學(xué)出版社.