文章標(biāo)題：編碼器脈沖信號問題解決方法
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| 作者：amwgogll 發(fā)表時(shí)間：2012-9-15 11:30:57 |
編碼器信號的測量和處理是伺服電機(jī)控制的一個(gè)重要問題，電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，速度，加速度都是來自于編碼器信號。編碼器脈沖信號測量和處理好了，將會得到準(zhǔn)確的信息，這是控制的基礎(chǔ)。反之將會誤導(dǎo)控制。
編碼器脈沖信號的介紹：
通常編碼器都有A, B, Z脈沖信號，也有的另外加上有U, V, W脈沖信號。A, B信號：為電機(jī)位置脈沖信號，通過A, B信號的相位差還可以辨別轉(zhuǎn)向。A和B信號的頻率相同，相位差90°，它們的占空比均為50%，通過電路可以將A, B信號的上升沿，下降沿分別處理成為脈沖，在一個(gè)A脈沖周期內(nèi)，出現(xiàn)4個(gè)脈沖。 Z信號：零位信號，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，在零位會產(chǎn)生Z脈沖信號，為了使Z信號更加可靠，一般規(guī)定只有在A，B信號都為高電平時(shí)出現(xiàn)Z信號上升沿才能確定為Z信號有效 U, V, W信號: 用于啟動位置的判斷，關(guān)于啟動位置判斷的細(xì)節(jié)，請參考有關(guān)書籍
一、A，B信號測量是注意事項(xiàng)：
A, B信號經(jīng)過處理變成4倍頻的脈沖，分別出現(xiàn)在A周期的0°，90°，180°，270°。但是這種理想狀態(tài)是不存在的，通常A, B脈沖的相位差并不正好為90°，A, B脈沖的高電平和電平的時(shí)間也不恰好相等。可以參考編碼器廠家給出的數(shù)據(jù)。也就是說，4個(gè)脈沖的時(shí)間間隔并不相等，如果采用T法進(jìn)行測量，必定造成實(shí)際轉(zhuǎn)速不變而轉(zhuǎn)速測量值卻有波動的情況，這是必須要避免的問題。
解決這個(gè)問題的方法：
1. 做T法測量時(shí)，不能使用兩個(gè)相鄰的脈沖，而是要用相同信號的相同沿。解釋一下，所謂相同信號比如是A信號，相同沿比如是上升沿，也就是用A的上一個(gè)上升沿到A的這個(gè)上升沿去進(jìn)行T法測量。也可以用A的下降沿到下降沿，或者B的相同沿。這樣的好處是準(zhǔn)確性獲得保障，壞處是周期是相鄰沿的4倍，增加了延時(shí)。
2. 事先對每個(gè)沿的間距做測量，并算出修正系數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。這樣做的好處是延時(shí)只有上個(gè)方案的1/4，壞處是不能確保沿到沿的準(zhǔn)確性，因?yàn)楦鱾�(gè)相鄰脈沖的時(shí)間差可能隨電機(jī)角度而改變，在震動強(qiáng)時(shí)也可能隨轉(zhuǎn)速而改變。準(zhǔn)確性不能完全得到保證。
二、Z信號測量時(shí)的注意事項(xiàng)：
Z信號一旦受到干擾而產(chǎn)生誤判，將會造成同步失敗，電機(jī)電流將迅速增加而造成嚴(yán)重后果。所以對Z信號要格外注意抗干擾處理。我們這里只涉及軟件的處理。上面講了，Z信號通過A，B，Z之間的相關(guān)性來讓抗干擾能力增加。這種方法將干擾的可能性降低為原來的1/4。但是在干擾嚴(yán)重的高頻斬波的環(huán)境下，這個(gè)措施還是不夠的。下面再介紹一種方法，窗口法。
窗口法就是在零位附近開個(gè)窗口，只有在這個(gè)窗口內(nèi)出現(xiàn)的Z信號，并同時(shí)滿足A, B, Z之間的電平關(guān)系，才認(rèn)為是Z信號。在窗口外產(chǎn)生的Z信號不予認(rèn)可。舉個(gè)例子：采用每圈2500線的編碼器，每圈所產(chǎn)生的4倍頻脈沖為10000個(gè)。當(dāng)脈沖達(dá)到9700到10300之間時(shí)，Z信號有效，其它時(shí)候Z信號均不認(rèn)可。
有的人可能會提出異議，既然Z信號可能出現(xiàn)干擾，那么A, B信號也同樣會出現(xiàn)干擾。他的這種疑慮是有道理的，確實(shí)A, B信號也同樣會受到干擾，造成窗口位置不正確。我是這樣考慮這個(gè)問題的，我們所面對的干擾相對有效信號來說，是少量的，否則任何措施都將是無效的。造成干擾的情況和正常情況比較僅僅只占很少的比例，例如100個(gè)脈沖只有1個(gè)干擾信號。那么可以認(rèn)為A, B信號總體是可靠的，和真實(shí)情況相差不大。與其相信Z信號，倒不如更多的相信A, B脈沖的位置積累信息。
有人還會有疑慮，如果在窗口內(nèi)Z信號受到干擾，那怎么辦呢？采取窗口法后，大幅度減少Z信號受干擾的可能性。并且即使偶然受到干擾，也對電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響不大，很快就會恢復(fù)。
以上轉(zhuǎn)載深圳興豐元機(jī)電技術(shù)資料中心http://www.xfoyo.com/_d273624014.htm，此公司專業(yè)生產(chǎn)和銷售步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器，代理日本多摩川伺服、德科斯行星減速機(jī)以及運(yùn)動控制產(chǎn)品。 |
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