编码器速度和方向检测,371电机方向与速度检测,stm32编码器接口模式

编码器是什么玩意呢，它可是一个好玩的东西，做小车测速必不可少的玩意，下面，我将从编码器的原理讲起，一直到用stm32的编码器接口模式，测出电机转速与方向。

1.编码器

图1 编码器示意图

图1为编码器的示意图，中间是一个带光栅的码盘，光通过光栅，接收管接收到高电平，没通过，接收到低电平。电机旋转一圈，码盘上有多少光栅，接受管就会接收多少个高电平。371电机中的码盘就是这样的，他是334线码盘，具有较高的测速精度,也就是电机转一圈输出334个脉冲，芯片上已集成了脉冲整形触发电路，输出的是矩形波，直接接单片机IO就OK。

增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。下图为编码器的原理图：

图2 增量式旋转编码器

A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,码盘的光栅间距分别为S0和S1。S0+S1的距离是S2的四倍。这样保证了A，B波形相位相差90度。旋转的反向不同，锯齿波A，B先到达高电平的顺序就会不同，如上图左侧所示，顺序的不同，就可以得到旋转的方向。

2.stm32编码器接口模式（寄存器）

stm32的编码器接口模式在STM32中文参考手册中有详细的说明，在手册273页，14.3.12节。程序是完全按照下图方式，设置寄存器的。

请到本文尾下载STM32中文参考手册

图3

从图3中可以看出，TI1波形先于TI2波形90°时，每遇到一个边沿变化是，计数器加1（可以通过寄存器设置加减），可以看出一个光栅，被计数了4次。TI1波形后于TI2波形90°时，每遇到一次边沿变化，计数器减1。

1.//TIM2_Encoder_Init,Tim2_CH1(PA0);Tim2_CH2(PA1)

2.//arr：自动重装值 0XFFFF

3.//psc：时钟预分频数，不分频

4.void TIM2_Encoder_Init(u16 arr,u16 psc)

5.{

6. RCC->APB1ENR|=1<<0; //TIM2时钟使能

7.RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟

8.

9. GPIOA->CRL&=0XFFFFFF00; //PA0、PA1 清除之前设置

10. GPIOA->CRL|=0X00000044; //PA0、PA1 浮空输入

11.

12. TIM2->ARR=arr; //设定计数器自动重装值

13. TIM2->PSC=psc; //预分频器

14.

15.TIM2->CCMR1 |= 1<<0; //输入模式，IC1FP1映射到TI1上

16.TIM2->CCMR1 |= 1<<8; //输入模式，IC2FP2映射到TI2上

17.TIM2->CCER |= 0<<1; //IC1不反向

18.TIM2->CCER |= 0<<5; //IC2不反向

19.TIM2->SMCR |= 3<<0; //所用输入均在上升沿或下降沿有效

20.TIM2->CR1 |= 1<<0; //使能计数器

21.}

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3 硬件

用到的模块有STM32核心板、L298电机驱动、371带编码器电机（1：34）。这里主要介绍一下电机，1：34指的是电机轴转动34圈，电机输出1圈。1：X，X值越小，电机的输出转速也就越快，扭矩也就越小；反之，X值越大，电机的输出转速越慢，扭矩也越大。

图4 电机实物图

左边两根黄线是电机两极。绿线和白线是脉冲输出线，分别接编码器的接收管A、B，用一根可以测得速度，两根同时用可测出电机速度与转向。红线和黑线是编码器电源接线，红正黑负，电压3.3V-5V，不不可接反。

4 控制代码

工作指示灯、电机方向与速度控制代码。

1.//LED IO 初始化端口PD.2 运行指示灯

2.void LED_Init(void)

3.{

4.RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟

5.GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF;

6.GPIOD->CRL|=0X00000300; //PD.2推挽输出

7.GPIOD->ODR|=1<<2; //PD.2输出高

8.}

9.//电机旋转方向控制信号端口初始化

10.//PC1~0推挽输出，输出高

11.void M_Init(void)

12.{

13.RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟

14.GPIOC->CRL&=0XFFFFFF00;

15.GPIOC->CRL|=0X00000033; //PC1~0推挽输出

16.GPIOC->ODR|=0XF<<0; //PC1~0输出高电平

17.}

18.

19.//定时器TIM3，PWM输出初始化,CH1（PA6)

20.//arr：自动重装值

21.//psc：时钟预分频数

22.//设置自动重装值为900，那么PWM频率=72000/900=8Khz

23.////见STM32参考手册，14.3.9PWM模式。

24.void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) //arr设定计数器自动重装值

25.//psc预分频器不分频,psc=0

26.{

27.RCC->APB1ENR|=1<<1; //TIM3时钟使能

28.

29.GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;//PA6输出

30.GPIOA->CRL|=0X0B000000;//复用功能输出

31.GPIOA->ODR|=1<<6;//PA6上拉

32.

33.TIM3->ARR=arr;//设定计数器自动重装值

34.TIM3->PSC=psc;//预分频器不分频

35.

36.TIM3->CCMR1|=6<<4; //CH1 PWM1模式高电平有效

37.TIM3->CCMR1|=1<<3; //CH1预装载使能

38.

39.TIM3->CCER|=1<<0; //OC1 输出使能

40.

41.TIM3->CR1=0x0080; //ARPE使能

42.TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器3

43.}

44.

45.//电机方向与速度控制，速度调节范围为-100~+100

46.//大于0时，正转，小于0时，反转

47.// 占空比低于0.4时电机不转

48.//（占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率）

49.//TIM3->CCR1的设定范围为0~900（因为arr=900）

50.//见STM32参考手册，14.3.9PWM模式。

51.void Motor_Speed_Control(s16 motorSpeed)

52.{

53. s16 speed = 0 ;

54.

55. if(motorSpeed>100) speed = 100;

56.else if (motorSpeed<-100) speed = -100;

57.else speed = motorSpeed;

58.if(speed == 0)

59.{

60. M_1 = 0;

61. M_2 = 0;

62.}

63.else if(speed > 0)

64. {

65.M_1 = 0;

66.M_2 = 1;

67.TIM3->CCR1 = speed * 9;

68. }

69.else

70.{

71.M_1 = 1;

72.M_2 = 0;

73.TIM3->CCR1 = -speed * 9;

74.}

75.}

76.

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电机速度与方向检测代码

1.//TIM2_Encoder_Init,Tim2_CH1(PA0);Tim2_CH2(PA1)

2.//arr：自动重装值 0XFFFF

3.//psc：时钟预分频数，不分频

4.//见STM32中文手册 14.3.12编码器接口模式

5.void TIM2_Encoder_Init(u16 arr,u16 psc)

6.{

7. RCC->APB1ENR|=1<<0; //TIM2时钟使能

8.RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟

9.

10. GPIOA->CRL&=0XFFFFFF00; //PA0、PA1 清除之前设置

11. GPIOA->CRL|=0X00000044; //PA0、PA1 浮空输入

12.

13. TIM2->ARR=arr; //设定计数器自动重装值

14. TIM2->PSC=psc; //预分频器

15.

16.TIM2->CCMR1 |= 1<<0; //输入模式，IC1FP1映射到TI1上

17.TIM2->CCMR1 |= 1<<8; //输入模式，IC2FP2映射到TI2上

18.TIM2->CCER |= 0<<1; //IC1不反向

19.TIM2->CCER |= 0<<5; //IC2不反向

20. TIM2->SMCR |= 3<<0; //所用输入均在上升沿或下降沿有效

21.TIM2->CR1 |= 1<<0; //使能计数器

22.}

23.//计数寄存器赋值

24.void TIM2_Encoder_Write(int data)

25.{

26. TIM2->CNT = data;

27.}

28.//读计数个数

29.int TIM2_Encoder_Read(void)

30.{

31. TIM2_Encoder_Write(0); //计数器清0

32.delay_ms(10); //检测时间，可调节

33. return (int)((s16)(TIM2->CNT)); //数据类型转换

34.//记录边沿变化次数（一个栅格被记录4次）

35.}

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这里我们只显示边沿变化次数，没有具体的算出速度。

主函数

1.int main(void)

2.{

3.// motorSpeed的范围为-100 ~ +100；

4.s16 motorSpeed = 100;

5.Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置

6.delay_init(72); //延时初始化

7.uart_init(72,9600); //串口1初始化

8.LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口

9.M_Init(); ////初始化电机运行方向控制端口

10.TIM3_PWM_Init(900,0); //不分频。PWM频率=72000/900=8Khz

11.TIM2_Encoder_Init(0xffff, 0); //计数器自动重装值为最大

12.

13.while(1)

14. {

15. LED =! LED;

16.Motor_Speed_Control(motorSpeed);

17. printf("编码器值：%d\n ",TIM2_Encoder_Read());

18. }

19.}

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5 估算验证

这里我们只是大概的估算验证测量值是否正确，不具有完全正确性。

我们设置motorSpeed = 100 ，得到测量值如下图：

图5 motorSpeed = 100

因为误差是不可避免的，所以看到每次检测的值都是不一样的。我们取462，因为一个光栅被记录了4次，所以在10ms内一共检测到了462/4=115.5，那么得到11.55个/ms,每ms内检测到11.55个光栅。

通过码表，记录电机输出50圈，用时50.2s，那么这时应该检测到的光栅个数为50*34（电机转34圈，输出1圈）*334（每圈有334个光栅）=567800，除以时间，得到估算值11.31个/ms。可以看出估算值与测量值是相近的，认为

测量是准确的。

设置motorSpeed = -50 ，得到测量值如下图：

图6 motorSpeed=-50

编码器

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析 编码器工作原理 绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。 信号输出: 信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、

测速编码器

测速编码器技术参数 电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。 一.光电编码器的介绍： 光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。 1、绝对式光电编码器 绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、…、1111。 按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电

磁旋转编码器常见问题

磁旋转编码器常见问题 常见问题：磁旋转编码器I C 一般性问题 Q1:芯片如果不能按预期工作，我需要进行哪些测试才能找出原因？ Q2:可以在不编程的情况下使用旋转编码器芯片吗？ Q3:如何知道上电之后角度数据何时有效？ Q4:启动时间是否会随温度而改变？ Q5:不同类型的输出可用于哪些应用？ Q6:我可以利用数字输出驱动大于4m A的电流，例如驱动一个10m A的L E D吗？Q7:为什么已存在下拉电阻还必须将P R O G连接到V S S？ Q8:对准模式下限制数值32是什么意思？ Q9:可以得到的最佳精度是多少？ Q10:可以得到优于0.1度的精度吗？ Q11地利微电子可以校准芯片以实现最佳的精度吗？ Q12:数据资料中显示的误差曲线对于所有产品都是一样的吗？ Q13:编码器的重复性是指什么？ Q14:重复性怎样随着温度改变？ Q15:C S n引脚可以永久地连接到V S S吗？ Q16:角度数据采样与C S n是同步的吗？ Q17:奥地利微电子可以提供预先编程的定制化编码器吗？ Q18:编码器可承受的振动水平怎样？ Q19:怎样降低A S5040/43/45的功耗？ 磁铁相关问题 Q20:推荐的磁铁水平偏离容差是多少？ Q21:如果不能将磁铁对准在推荐的容差内，会发生什么呢？ Q22:我可以将编码器I C安装在环形磁铁的周围吗？ Q23:怎样才能扩展磁铁的垂直间距？ Q24:如果在―绿色‖（适当）范围之外使用传感器会有什么后果？ Q25:哪些类型的磁铁可以和A S5035/40/43/45配合使用？ Q26:在旋转轴内安装磁铁的时候需要注意什么？ Q27:为什么在移除磁铁的时候不能触发C O F和L I N报警？ Q28:为什么即使移除磁铁时我仍可以得到随机的角度数据？ Q29:在什么磁场范围可以得到M a g I n c/-D e c、L I N和C O F报警信号？ Q30:如何分辨磁铁场强过弱（或丢失）与磁铁场强过强的情况？ Q31:要获得零位读数时，磁铁要处于哪一个缺省位置？ Q32:磁编码器是如何做到对于外部磁场不敏感的？ A S5035，A S5040，A S5045 磁旋转编码器产品系列常见问题 A S50000磁旋转编码器产品系列 常见问题 Q33:是否需要屏蔽传感器以避免外部磁场的影响？ Q34:B L D C电动机的强磁场转子磁铁会对编码器造成什么影响？ Q35:我可以将其它材料放置到磁铁和I C之间吗？

编码器安装以及检测方法

问过很多人了，大家都知道这个东西不能私自乱碰，但是问题是：它还是被我莽撞地宽衣解带了，已近不是原装处子的西门子伺服电机，装上伺服驱动器就耍泼，从地面跳起老高。一个劲的扑腾，特来此请教坛子里的高手，到底如何从新安装伺服电机的编码器，如何检测编码器的位置，如何调整，需要的设备等。 问题起由：伺服电机与减速齿轮箱直连垂直安装，最近天气温度高，齿轮箱油封故障，齿轮油经由轴渗漏入下方的伺服电机，再从伺服电机电缆接口漏出来了，但是电机各项参数正常，电流，速度，力矩，温度均正常。因为对伺服的不了解，我们担心这些漏油会降低伺服电机的寿命，故决定拆开电机清洁，不小心连编码器也拆了，清洁电机后，原样装回，伺服驱动器上电就转，而且转速不均匀，空载静置地面的电机固定频率地相一个方向抖动，如果不用手按住，就会跳离地面！ 问题分析：查看电机的结构后，发现该三相交流永磁转子电机，定子类似于普通交流电机，转子为永磁体，转子长筒型，中有轴向孔洞，后轴端有一测速发电机形式的编码器，外圈三相六线的，就是有三组绕组类似一般的交流电机的定子，但是后部有两相集电环导流到内圈绕组，内圈也有一绕组，两相，估计是励磁用的。 这样一个结构的伺服电机拆开后竟然就完全不能原装装回去了，怎么装都不能正常运行了，电机抖的厉害，西门子SIMODRIVE 611驱动器有时有501,509,605等报警，一般都是501，报警内容为转子位置检测过电流120%。 处理过程：经过请教西门子的一些工程师和一些朋友，都反应是编码器安装位置不对引起的，同时特意叮嘱不能随便拆编码器和转子的相对位置，但是都无法提供正确的编码器从新安装的方法，所以特来求教，希望有过这方面经验，知识，的高手指点一二，多谢了！ 解决办法：1 该电机在旋转变压器旋转部分有条随意画的线条，不知道该对那里，没有明显的对应标记，但是我松掉变压器螺钉后，运转电机，慢慢手动旋转变压器也找到了比较好的运转位置，现在那个电机恢复了青春，在设备上无怨无悔地工作了 2 将编码器的尾盖打开，固定编码器的连接片的位置要做个记号先将里面的 M5螺丝拆下，然后用一个长一点的全螺纹M6的螺丝旋进去便可将编码器顶出来。编码器的尾盖拆开后里面圆孔的边缘有个刻线。电机的尾部也有条刻线（与编码器连接的部分），记好两刻线的位置 3这电机应是无刷电机了，所以编码器检测换向位置UVW,故不能随意安装了，现场调节一般手一边调节编码器，一边看电机电流，让其在最小则是最佳位置，但往往由于手的抖动或其他原因，不会在位置最佳，电机不能满负荷或高速运行，正规的如下： 1.波形观察法 适用于带换相信号的增量式编码器、正余弦编码、旋转变压器。 1) 以示波器直接观察UV线反电势波形过零点与传感器的U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点的相位对齐关系，以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到-30度电角度相位； 2) 以阻值范围适当的三个等值电阻构成星形，接入永磁伺服电机的UVW动力线，以示波器观察U相动力线与星形等值电阻的中心点之间的虚拟U相反电势波形与

编码器位置与速度检测

制作速度检测部件 实验报告 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：xxx 学号：xxx 实验时间：2012-2013学年第2学期

制作速度检测部件 一、实验原理： 1.利用外部中断0对信号源在一定时间内产生的脉冲进行计数，并对外部中断0设置为跳变沿中断(IT0=1) 2.利用定时器0进行计时，并在中断程序中读取这段时间内产生的脉冲数，再利用脉冲数与路程之间的对应关系求得编码器的速度。 3. 光电开关的使用，如图： 测速方法： M 法测速 测取c T 时间内旋转编码器输出的脉冲个数1M ，用以计算这段时间内的平均转速，称作Ｍ法测速，图12所示。电机的转速为 r/min 601 c ZT M n = ， M 法测速的分辨率： c c c ZT ZT M ZT M Q 60 60)1(6011= -+= M 法测速误差率： c T 1 M 图12 M 测速法原理图

% 1001%10060 ) 1(60 60%1111max ?=?-=M ZT M ZT M ZT M c c c δM 法测速适用于高速段， T 法测速 记录编码器两个相邻输出脉冲的间的高频脉冲个数M2，f0为高频脉冲频率，图13所示。 电机转速 r/min ZM f 60ZT 60n 2 t == T 法测速的分辨率： )1(6060)1(602202020-=--=M ZM f ZM f M Z f Q 或Zn f Zn Q -= 02 60 Ｔ法测速误差率： % 10011 %10060 60 )1(60%22 020 20max ?-=?-=M ZM f ZM f M Z f δ T 法测速适用于低速段。 M/T 法测速 把M 法和T 法结合起来，既检测TC 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T 法测速。采用M/T 法测速时，应保 2 M 2f M T t =图13 T 测速法 c T 1 M 2 M 图14 M/T 法测速原理图

旋转编码器详解

增量式编码器的A.B.Z 编码器A、B、Z相及其关系

TTL编码器A相，B相信号，Z相信号,U相信号，V相信号，W相信号，分别有什么关系？ 对于这个问题的回答我们从以下几个方面说明： 编码器只有A相、B相、Z相信号的概念。 所谓U相、V相、W相是指的电机的主电源的三相交流供电，与编码器没有任何关系。“A相、B相、Z相”与“U相、V相、W相”是完全没有什么关系的两种概念，前者是编码器的通道输出信号；后者是交流电机的三 相主回路供电。 而编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号；而Z相是零脉冲信号。详细来说，就是——一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。 当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。 另外，编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲（即Z相信号），零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。 带U、V、W相的编码器，应该是伺服电机编码器 A、B相是两列脉冲，或正弦波、或方波，两者的相位相差90度，因此既可以测量转速，还可以测量电机的旋转方向Z相是参考脉冲，每转一圈输出一个脉冲，脉冲宽度往往只占1/4周期，其作用是编码器自我校正用的，使得编码器在断电或丢失脉冲的 时候也能正常使用。 ABZ是编码器的位置信号，UVW是电机的磁极信号，一般用于同步电机； AB对于TTL/HTL编码器来说，AB相根据编码器的细分度不同，每圈有很多个，但Z相每圈只有一个； UVW磁极信号之间相位差是120度，随着编码器的角度转动而转动，与ABZ 之间可以说没有直接关系。 /#############################################################

(完整word)编码器试题及答案,推荐文档

炼钢厂编码器试题 命题人雷登才 一、填空题（共30题） 1、测量方式的分类：（旋转编码器）和（直尺编码器）。 2、按编码方式的分类：（绝对式编码器）（增量式编码器）和（混合式编码器）。 3、旋转编码器是通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的（旋转角度）转化为（脉冲电信号）输出。 4、绝对式旋转编码器是指用光信号扫描分度盘（分度盘与传动轴相联）上的格雷码刻度盘以确定（被测物）的绝对位置值，然后将检测到的格雷码数据转换为电信号以（脉冲）的形式输出测量的位移量。 5、（编码器）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。 6、编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为（码盘），后者称为（码尺）。 7、按照读出方式编码器可以分为（接触式）和（非接触式）两种。 8、增量式编码器是将位移转换成（周期性）的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的（个数）表示位移的大小。 9、绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的（数字码），因此它的示值只与测量的（起始）和（终止）位置有关，而与测量的（中间过程）无关。 10、增量型编码器通常为（A相、B相、Z相）输出。 11、增量型编码器A相、B相为相互延迟（1/4）周期的脉冲输出。

12、增量型编码器Z相是指（单圈脉冲），即每圈发出一个脉冲。 13、绝对值型编码器：就是对应一圈，每个基准的角度发出一个唯一与该角度对应（二进制）的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。 14、编码器按信号的输出类型分为：（电压输出）、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。 15、炼钢厂常用（增量式编码器）和（绝对式编码器），对应1圈脉冲个数为（1024）和（8192）。 16、编码器本身不能产生和输出正确的波形，这种情况下需更换（编码器）或维修其内部器件。 17、编码器线路故障：通常为编码器线路（断路、短路）或接触不良，这时需更换电缆或接头。 18、编码器+5V电源下降：是指+5V电源过低，通常不能低于（4.75）V。 19、编码器电缆屏蔽线未接或脱落，这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的准确性，必须保证屏蔽线可靠的（焊接及接地）。 20、编码器安装松动：这种故障会影响位置（控制精度或编码值丢失）。 21、我们通常用的是增量型编码器，可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给（PLC），利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。

M法与T法在编码器测速方面的区别和频率问题

编码器的测速原理：M/T法 大家都比较清楚在闭环伺服系统中，编码器的反馈脉冲个数和系统所走位置的多少成正比，但对于怎样通过编码器所反馈的脉冲个数来求得电机的旋转速度了解的人就不是很多了。 根据脉冲计数来测量转速的方法有以下三种：（1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速；（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为T法测速；（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T 法测速。以上三中测速方法中，M法适合于测量较高的速度，能获得较高分辨率；T法适合于测量较低的速度，这时能获得较高的分辨率；而M/T法则无论高速低速都适合测量。以下只对T法测速进行详细介绍。 T法测速的原理是用一已知频率fc（此频率一般都比较高）的时钟脉冲向一计数器发送脉冲，计数器的起停由码盘反馈的相邻两个脉冲来控制，原理图见图1。若计数器读数为m1，则电机每分钟转速为nM=60fc/Pm1(r/min) 图1 T法测速原理 其中P为码盘一圈发出的脉冲个数即码盘线数，m1为 相邻两个脉冲间高频脉冲个数。测速分辨率：当对应转速由n1变为n2时则分辨率Q的定义为Q=n2-n1，Q值越小说明测量装置对转速变化越敏感即分辨率越高。因此可以得到T法测速的分辨率为 Q=60fc/Pm1-60fc/P（m1+1）= n2M P/（60fc+ nMP） 由上式可见随着转速nM的降低，Q值越小，即T法测速在低速时有较高的分辨率。 MT法测速之定量分析 速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。脉冲测速最典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。定性分析： M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。 T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。 M法、T法各且优劣和适应范围，编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长(得考虑实时性)、计时单位也不能无限小，所以往往候M法、T法都无法胜任全速度范围内的测量。因此产生了M法、T法结合的M/T 测速法：低速时测周期、高速时测频率。 定量分析：

旋转编码器的输出电路以及常用术语介绍

旋转编码器的输出电路以及常用术语介绍 来源：互联网 旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。旋转编码器的特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。其主要种类有增量式编码器、绝对值编码器、正弦波编码器。 输出电路图解 1、NPN电压输出和NPN集电极开路输出线路 PNP开路集电极输出

电压输出 此线路仅有一个NPN型晶体管和一个上拉电阻组成，因此当晶体管处于静态时，输出电压是电源电压，它在电路上类似于TTL逻辑，因而可以与之兼容。在有输出时，晶体管饱和，输出转为0VDC的低电平，反之由零跳向正电压。 随着电缆长度、传递的脉冲频率、及负载的增加，这种线路形式所受的影响随之增加。因此要达到理想的使用效果，应该对这些影响加以考虑。集电极开路的线路取消了上拉电阻。这种方式晶体管的集电极与编码器电源的反馈线是互不相干的，因而可以获得与编码器电压不同的电流输出信号。 2、PNP和PNP集电极开路线路 该线路与NPN线路是相同，主要的差别是晶体管，它是PNP型，其发射极强制接到正电压，如果有电阻的话，电阻是下拉型的，连接到输出与零伏之间。 3、推挽式线路 这种线路用于提高线路的性能，使之高于前述各种线路。事实上，NPN电压输出线路的主要局限性是因为它们使用了电阻，在晶体管关闭时表现出比晶体管高得多的阻抗，为克服些这缺点，在推挽式线路中额外接入了另一个晶体管，这样无论是正方向还是零方向变换，输出都是低阻抗。推挽式线路提高了频率与特性，有利于更长的线路数据传输，即使是高速率时也是如此。信号饱和的电平仍然保持较低，但与上述的逻辑相比，有时较高。任何情况下推挽式线路也都可应用于NPN或PNP线路的接收器。

编码器工作原理

的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器、等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给器，从而调节的输出数据。故障现象：1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”...联合动作才能起作用。要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电路来处理。编码器pg接线与参数与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理. 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１”还是“０”。 按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。

测速编码器说明书

BEN测速编码器在智能车舵机控制中的应用2．1 舵机工作原理 舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2 舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。

旋转编码器和接近开关的工作原理

1.接近开关 接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（plc)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器 （即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。

性能特点： ?在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。 ?当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。但不同的接近开关检出距离也不同。 ?有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。

分类： ?无源接近开关这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开 关的闭合状态。当磁或者铁质 触发器靠近开关磁场时，和开 关内部磁力作用控制闭合。特 点：不需要电源，非接触式， 免维护，环保

各种编码器校正方式

各种编码器校正方式： 增量式编码器的相位对齐方式 在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A 和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以：

编码器速度和方向检测,371电机方向与速度检测,stm32编码器接口模式

编码器是什么玩意呢，它可是一个好玩的东西，做小车测速必不可少的玩意，下面，我将从编码器的原理讲起，一直到用stm32的编码器接口模式，测出电机转速与方向。 1.编码器 图1 编码器示意图 图1为编码器的示意图，中间是一个带光栅的码盘，光通过光栅，接收管接收到高电平，没通过，接收到低电平。电机旋转一圈，码盘上有多少光栅，接受管就会接收多少个高电平。371电机中的码盘就是这样的，他是334线码盘，具有较高的测速精度,也就是电机转一圈输出334个脉冲，芯片上已集成了脉冲整形触发电路，输出的是矩形波，直接接单片机IO就OK。 增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。下图为编码器的原理图： 图2 增量式旋转编码器 A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,码盘的光栅间距分别为S0和S1。S0+S1的距离是S2的四倍。这样保证了A，B波形相位相差90度。旋转的反向不同，锯齿波A，B先到达高电平的顺序就会不同，如上图左侧所示，顺序的不同，就可以得到旋转的方向。 2.stm32编码器接口模式（寄存器） stm32的编码器接口模式在STM32中文参考手册中有详细的说明，在手册273页，14.3.12节。程序是完全按照下图方式，设置寄存器的。 请到本文尾下载STM32中文参考手册

图3 从图3中可以看出，TI1波形先于TI2波形90°时，每遇到一个边沿变化是，计数器加1（可以通过寄存器设置加减），可以看出一个光栅，被计数了4次。TI1波形后于TI2波形90°时，每遇到一次边沿变化，计数器减1。 1.//TIM2_Encoder_Init,Tim2_CH1(PA0);Tim2_CH2(PA1) 2.//arr：自动重装值 0XFFFF 3.//psc：时钟预分频数，不分频 4.void TIM2_Encoder_Init(u16 arr,u16 psc) 5.{ 6. RCC->APB1ENR|=1<<0; //TIM2时钟使能 7.RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟 8. 9. GPIOA->CRL&=0XFFFFFF00; //PA0、PA1 清除之前设置 10. GPIOA->CRL|=0X00000044; //PA0、PA1 浮空输入 11. 12. TIM2->ARR=arr; //设定计数器自动重装值 13. TIM2->PSC=psc; //预分频器 14.

高压真空断路器动作特性测试——实验指导书

实验一高压真空断路器动作特性测试 一、实验目的 1.熟悉12kV真空断路器的技术参数以及认识其内部结构。 2.掌握其储能、合闸、分闸操作过程。 3.利用断路器动特性分析仪测量得到合闸、分闸的相关数据。 二、主要实验设备 1.ZN63A(VS1)型户内高压真空断路器4台 2.TLHG-305断路器动特性分析仪 3.旋转传感器 三、实验方法 VS1(ZN63A)型户内高压真空断路器(以下简称断路器)是用于12KV电力系统中的户内开关设备，作为电网设备、工矿企业动力设备的保护和控制单元。由于真空断路器的特殊优越性，尤其适用于要求额定工作电流的频繁操作或多次开断短路电流的场所。 断路器采用操动机构与断路器本体一体式设计，既可作固定安装单元，也可配置专用推进机构，组成手车单元使用。 1.真空断路器的技术参数和内部结构 主要规格及技术参数见下表。

操动机构为平面布置的弹簧操动机构，具有手动储能和电动储能，操动机构置于灭弧室前的机箱内，机箱被四块中间隔板分成五个装配空间，其间分别装有操动机构的储能部分、传动部分、脱扣部分和缓冲部分，断路器将灭弧室与操动机构前后布置组成统一整体，即采用整体型布置，这种结构设计，可使操作机构的操作性能与灭弧室开合所需性能更为吻合，减少不必要的中间传动环节，降低了能耗和噪声，使断路器的操作性能更为可靠，断路器既可装入手车式开关柜，也可装入固定式开关柜（具体参见图1、图2）。

2.实验步骤与内容 (1)掌握断路器的储能、合闸、分闸操作过程。 1)储能操作：使用摇把插入手动储能孔中逆时针摇动带动链轮传动系统运动，链轮转动时带动储能轴跟随转动，并通过拐臂拉伸合闸弹簧进行储能。到达储能位置时，框架上的限位杆压下滑块使储能轴与链条传动系统脱开，储能保持掣子顶住滚轮保持储能位置，同时储能轴上连板带动储能指示牌翻转显示“已储能”标记，此时断路器处于合闸准备状态。 2)合闸操作：用手按下“合闸”按钮使储能保护轴转动，使掣子松开滚轮，合闸弹簧收缩同时通过拐臂使储能轴和轴上的凸轮转动，凸轮又驱动连杆机构带

光电编码器测速

飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现 时间：2010-04-14 11:53:10 来源：电子设计工程作者：雷贞勇谢光骥五邑大学 2．1 舵机工作原理 舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2 舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。

旋转编码器在线速度检测控制中的应用

在电缆生产线上，通常需要检测电缆的走线速度，用来控制收线电机的转速和计算线缆的长度。成缆工艺参数的稳定，直接关系到电线电缆的质量。 该项目是为某电缆厂的技术改造项目，要改造的设备是利用束线原理制造的盘绞式成缆机，改造的内容是更换全部电气控制系统。这种成缆机的放线盘固定，而收线盘固定在盘绞架上同时完成绞合和收线的双重运动。工作时，在线缆盘直流电机的带动下，完成电缆的收线运动，在排线电机的带动下实现电缆在收线盘的整齐排列。在大盘电机的带动下，通过齿轮箱带动盘绞架实现轴向旋转，完成电缆绞合运动，是保证节距的关键。线速度是由收线盘的旋转速度决定的，如果收线电机的转速恒定，收线盘随着收线轴的变粗，线速度会增大，因此，为保证收线速度恒定，要逐渐降低收线电机的转速。 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。 该项目中，采用的旋转编码器的型号是TRDJ1000系列，旋转一周输出1 000个脉冲。因此，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 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

旋转编码器工作方式图解

旋转编码器 旋转编码器是由光栅盘（又叫分度码盘）和光电检测装置（又叫接收器）组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光栅盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，发光二极管垂直照射光栅盘，把光栅盘图像投射到由光敏元件构成的光电检测装置（接收器）上，光栅盘转动所产生的光变化经转换后以相应的脉冲信号的变化输出。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料等。玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高。金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性也比玻璃的差一个数量级。塑料码盘成本低廉，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 编码器以信号原理来分，有增量式编码器（SPC）和绝对式编码器（APC），顾名思义，绝对式编码器可以记录编码器在一个绝对坐标系上的位置，而增量式编码器可以输出编码器从预定义的起始位置发生的增量变化。增量式编码器需要使用额外的电子设备（通常是PLC、计数器或变频器）以进行脉冲计数，并将脉冲数据转换为速度或运动数据，而绝对式编码器可产生能够识别绝对位置的数字信号。综上所述，增量式编码器通常更适用于低性能的简单应用，而绝对式编码器则是更为复杂的关键应用的最佳选择--这些应用具有更高的速度和位置控制要求。输出类型取决于具体应用。 一：增量式旋转编码器工作原理 增量式旋转编码器通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，得到角度码盘角度位移量的增加（正方向）或减少（负方向）。

增量式旋转编码器的工作原理如下图所示。 图中A、B两点的间距为S2，分别对应两个光敏接收管，角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。 当角度码盘匀速转动时，可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理，当角度码盘变速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。 通过输出波形图可知每个运动周期的时序为： 我们把当前的A、B输出值保存起来，与下一个到来的A、B输出值做比较，就可以得出角度码盘转动的方向， 如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，再除以所用的时间，就得到此次角度码盘运动的角速度。 S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。

旋转编码器与光栅尺

旋转编码器与光栅尺 位置检测装置作为传动控制的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与控制装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。为了提高机械装置的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。其中以旋转编码器，线性编码器（光栅尺、磁栅尺），旋转变压器，测速发电机等比较普遍，其中编码器是各类机械最常用的检测装置之一，用编码器作为信号检测的方法，已经广泛用于数控机床、纺织机械、冶金机械、石油机械、矿山机械、印刷包装机械、塑料机械、试验机、电梯、伺服电机、航空、仪器仪表等工业自动化领域。编码器种类繁多，不同的行业用户对编码器的参数、规格要求各不相同。 编码器以读出方式来分，有接触式和非接触式两种。接触式采用电刷输出，电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。 编码器以检测原理来分，有光学式、磁式、感应式和电容式。 编码器以测量方式来分，有直线型编码器（光栅尺、磁栅尺），旋转型编码器。 编码器以信号原理（刻度方法及信号输出形式）来分，有增量型编码器，绝对型编码器和混合式三种。 一、增量型编码器（旋转型） 1、工作原理： 光学编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，当圆盘旋转一个节距时，在发光元件照射下，光敏元件得到A，B信号为具有90度相位差的正弦波，这组信号经放大器放大与整形，得到的输出方波，A相比B相导前90度，其电压幅值一般为5V。设A相导前B相时为正方向旋转，则B相导前A相时即为负方向旋转，利用A相与B相的相位关系可以判别编码器的的正转与反转，C相产生的脉冲为基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲，可获得编码器的零位参考位。AB相脉冲信号经频率—电压变换后，得到与转轴转速成比例的电压信号，便可测得速度值及位移量。 磁性编码器是近年发展起来的一种新型电磁敏感元件，它是随着光学编码器的发展而发展起来的。光学编码器的主要优点是对潮湿气体和污染敏感，但可靠性差，而磁性编码器不易受尘埃和结露影响，同时其结构简单紧凑，可高速运转，响应速度快（达500～700kHz），体积比光学式编码器小，而成本更低，且易将多个元件精确地排列组合，比用光学元件和半导体磁敏元件更容易构成新功能器件和多功能器件。在高速度、高精度、小型化、长寿命的要求下，在激烈的市场竞争中，磁性编码器以其突出特点而独具优势，成为发展高技术产品的关键之一。 磁性编码器原理是通过磁力形成脉冲列，产生信号，其特征为将未硫化的橡胶中混合稀土类磁性粉末形成磁性橡胶坯子，硫化粘附在加强环（1）上，形成磁性橡胶环（2），在该磁性橡胶环上以圆周状交替着磁，产生S极和N极。同时采用新型的SMR（磁敏电阻）或霍尔效应传感器作为敏感元件，信号稳定、可靠。此外，采用双层布线工艺，还能使磁性