一种光电编码器位置检测系统研究与应用

BillScot2

摘要:针对位置检测的需要,提出了一种光电编码器位置检测系统。首先阐述了光电编码器的工作原理,并对基于MSP430
9 H- S! W! M1 ?4 o单片机位置检测系统的硬件和软件系统进行了详细的论述。结论证明,系统性能稳定,结构简单,效果良好。
关键词:光电编码器,位置检测, MSP430单片机
在实际的工业位置控制领域中,为了提高控制精度,准确
6 t+ Y7 Q/ d5 V; z地对控制对象进行检测是十分重要的。传统的机械测量位移装
置已远远不能满足现代生产的需要,而数字式传感器光电编码
+ B7 ]5 Z2 }& T: b9 q, V器,能将角位移量转换为与之对应的电脉冲输出，主要用于机
械位置和旋转速度的检测,具有精度高,体积小等特点，因此决
9 d5 Q  p" m5 k6 n0 h: U9 X2 U定采用光电编码器进行位移检测。
美国TI公司推出的MSP430系列16位单片机，具有低功
耗,运行速度快等优点, 正日益得到广泛的应用。本文将高精度
MSP430单片机应用在系统中，作为整个系统的控制器，整个系
统结构简单， 抗干扰性强,满足了钢铁厂的生产要求。
# g$ Z% ?0 H0 P6 O7 ?1光电编码器原理
' N6 n7 V: p9 J6 \( ~7 K- A光电编码器是集光、机电技术于- -体的数字化传感器 ,其
+ A) i% s0 m: m; ^( `* W基本原理就是在特制的码盘上按- -定规律编排光栅图案,将这
, `! u0 ]1 b2 N9 m5 o些图案用光电头读取,转变为高低有序排列的电平信号。光电
6 C* F+ Y$ [" `0 x编码器输出信号为A,B, Z3个信号，其中A,B为相位差90°
的方波信号, Z为过零脉冲信号。如图1所示,光电编码器每旋
转--周,A、B相输出同样数量的脉冲，Z相输出一个脉冲,脉冲.
6 Q6 r+ L# n* p2 a的个数和电机旋转角度,电机的运行距离成正比关系,因此通
$ v0 P2 N9 ~2 y/ g& P过计算脉冲数就能计算出电机在实际运行中所运行的距离。
0 l* a. }; w2 g* A6 _( T
4 ]) V% ], E+ J4 \0 ]* }, R1 vA相、B相都是光电编码器产生的,这两个信号的前沿和后
( a" G0 I" m7 b% F沿都对应着光电码盘的1/4节距的信息。因此在实际中为了提
高光电编码器的定位精度通常采用四倍频方法进行处理。鉴相
! j1 I1 p0 N- h: _$ X就是通过分析图1的A相,B相信号,得出电机的旋转方向。如
! d! y+ s3 j8 N& G; m6 Q1 w: H" [果A相脉冲超前B相90,说明电机正转，如果B相脉冲超前A.
相脉冲90,说明电机反转。本系统设计了一种四倍频电路,其原
! o% U) n. z3 b" B8 V理图如图2所示,相应的时序图如图3所示。由时序图3可以
6 v' \. t; u- r+ T: ^1 c* n看出,A和B信号经四倍频电路后,输出信号为XA,XB两个信
号,在同一时刻,XA,XB只有一个是脉冲信号,另一个是高电
平。因此,将XA,XB两个信号连接到单片机相应的端口上,对
这两个信号分别进行判断、计数和计算,就可以得出相应的电
机转向和位移量。
+ U, o+ Y; T6 E" {- P# k1 p$ }


附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

* T# X% B, }  |2 Y6 S7 Z) F

Racheler

A相、B相都是光电编码器产生的

lanveer_wang

学习学习