通过检测光电编码器输出的脉冲,可以计算出平缝机的速度。通过选择不同的光电编码器,电机旋转一周可以产生不同的不同个数的脉冲信号。这里假设电机旋转一周产生的脉冲数为N。,转速的算法可以采用两种算法。
1.1 脉冲计数法
在单位时间内对位置脉冲信号计数,以获得单位时间的转角来计算速度。若时间间隔为采样时间Ts,测量的脉冲数为M,则被测的速度由:
计算得到。采样周期Ts由控制系统的性能决定,则转速n与单位时间内脉冲数成正比。
脉冲计数方法对转速的测量可以通过如下的软件流程完成,M由两次采样的差值获得,即t=ksT,时刻的M值为:
式中:θ(k)为t=kTs时采用的位置信号,具体的实现后文会有讲述。
1.2 脉冲周期法
测量位置信号一个周期的时间,以获得固定角度的时间来计算速度。其中时间的测量可以通过微处理器的时钟计数来获得。若微处理器的时钟频率为fo,一个位置脉冲信号周期内计数的时钟数为m,则被测试的速度可由:
计算得到。当微处理器的时钟f0和脉冲数N0确定后,转速n与脉冲周期内时钟数m成反比。
脉冲周期测量方法,可以用光电编码器的信号A或者B对微处理器的定时器产生外部中断来测量脉冲的宽度,再由式(2)计算获得转速。
1.3 两种测量方法的实现
在高速工业平缝机的硬件设计中,选用了基于ARM7内核的LPC2138作为主控制器,利用LPC2138的外部捕获功能,通过软件编程,比较容易实现光电编码器的脉冲信号捕获来计算速度。LPC2138可以通过软件配置其时钟频率,本设计中采用了12 MHz的时钟频率。同时需要注意的是,为了保证电路的可靠性,光电编码器的脉冲信号最好先经过高速光耦隔离后再接入LPC2138的捕获引脚。对于脉冲计数法,利用定时器定时中断,在中断处理程序里面读取捕获到的光电编码器脉冲的数目,根据式(1)可以计算出速度。对于脉冲周期法,光电编码器的脉冲信号会触发处理器中断,在相应的中断处理函数里面读取定时器的寄存器的值,进而根据式(2)可以计算到速度。