数字测速中的编码器应用

由于光电编码器的输出信号是脉冲形式，因此，可以通过测量脉冲频率或周期的方法来测量转速。光电编码器可代替测速发电机的模拟测速而成为数宇测速装置。数宇测速方法有M法测速和T法测速，如图3-22所示。

图3-21 光电编码器的输出波形

图3-22 数宇测速

a）M法测速 b）T法测速

1.M法测速

在一定的时间间隔T_C内（如10s、1s、0.1s等），用编码器所产生的脉冲数来确定速度的方法称为M法测速。

若编码器每转产生N个脉冲，在t_c间隔内得到m₁个脉冲，则编码器所产生的脉冲频率为

f＝m₁/t_c （3-8）

则转速（r/min）为

n＝60f/N＝60（m₁/t_c）/N＝60m₁/（Nt_c） （3-9）

【实例3-2】某编码器的指标为1024脉冲/r（1024P/r），在0.4s时间内测得4K脉冲（1K＝1024），即N＝1024P/r，t_c＝0.4s，m₁＝4K＝1024×4＝4096脉冲，求转速n。

解：编码器轴的转速(www.xing528.com)

n＝60m₁/（Nt_c）＝60×4096/（1024×0.4）r/min＝600r/min

M法测速适合于转速较快的场合。例如，脉冲的频率f＝1000Hz，t_c＝1s时，此时的测量精度可达0.1％左右；而当转速较慢时，编码器的脉冲频率较低，测量精度则降低。

t_c的长短也会影响测量精度。t_c取得较长时，测量精度较高，但不能反映速度的瞬时变化，不适合动态测量；t_c也不能取得太小，以至于在t_c时段内得到的脉冲太少，而使测量精度降低。例如，脉冲的频率f为1000Hz，t_c缩短到0.01s时，此时的测量精度将降低到10％左右。

2.T法测速

用编码器所产生的相邻两个脉冲之间的时间来确定被测转速的方法称为T法测速。在T法测速中，必须使用标准频率f_c（其周期为T_c，例如1μs）作为测量编码器周期T的“时钟”。

设编码器每转产生N个脉冲，测出编码器输出的两个相邻脉冲上升沿（即周期T）之间所能填充的标准时钟数个数m₂，就可得到周期T，

T＝m₂T_c （3-10）

转速n（r/min）可由下式求得

n＝60f/N＝60/（TN）＝60/[（m₂T_c）N]＝60/[（m₂/f_c）N]＝60f_c/（Nm₂） （3-11）

【实例3-3】某编码器为1024脉冲/r，已知标准频率时钟f_c＝1MHz，测得编码器输出的两个相邻脉冲上升沿之间所能填充的标准时钟数m₂＝1000脉冲，求转速n。

解：编码器轴的转速

n＝60f_c/（Nm₂）＝60×1×10⁶/（1024×1000）r/min＝58.6r/min

T法测速适合于转速较慢的场合。例如9编码输出脉冲的频率f＝10Hz，f_c＝10kHz时，测量精度可达0.1％左右；而当转速较快（编码器输出脉冲的周期较短）时，测量精度则降低。f_c也不能取得太低，以至于在T时段内得到的脉冲太少，而使测量精度降低。