对于电机的速度测量,可以在电机上安装增量编码器,用编码器的轴连接电机的轴,然后用控制器计数编码器,最后用特定的方法计算电机的速度。
有三种常用的编码器测速方法:M法、T法和MT法。
- M方法:也称为频率测量方法。该方法是在固定的计时周期内计算编码器的脉冲数,以计算速度值。编码器单圈总脉冲数为C,在时间T0内,统计的编码器脉冲数为M转速n的计算公式为:n = M0/(C*T0)。
M该方法通过测量固定时间内的脉冲数来获得速度。
假设编码器转一圈需要100个脉冲(C=100),在100毫秒内测得产生了20个脉冲,则说明在1秒内将产生200个脉冲,对应的圈数就是200/100=2圈,也就是说,转速为2圈/秒。通过公式计算n = 20/(100*0.1)=2.与前面分析的结果一致。
也可以这样理解,转过去了M0/C=20/100=0.2圈,用时0.1秒,1秒将转0.2*10=2圈。
M该方法在高速测量时具有良好的测量精度和稳定性。但如果速度很低,每个速度都很低T0中只有少数脉冲,此时计算的速度误差相对较大,非常不稳定(因为开始测量和结束测量最多会导致两个脉冲误差)。
在低速测量中,采用编码器倍频技术可以提高M法的准确性。
增加计数周期,即增加T在低速测量中,M法的准确性也可以提高。
上述两种方法的本质是在计数周期内增加脉冲数,从而减少两个脉冲误差的比例。
- T方法:也称为周期测量方法。该方法是建立一个已知频率的高频脉冲并计数它,计数由捕获的编码器相邻两个脉冲的时间间隔Te决定,计数值为M1.编码器单圈总脉冲数为C,高频脉冲的频率为F转速n的计算公式为:n = 1/(C*Te) = F0/(C*M1)。Te = M1/F0。
T法是利用一个已知脉冲来测量编码器两个脉冲之间的时间来计算出速度的。
假设编码器转一圈需要100个脉冲(C=100),脉冲间隔为1/100圈Te(假设是20毫秒),那么1圈就是1000*20/1000=2秒,也就是说,转速为0.5圈/秒。而这20毫秒。(Te)间隔,正好对应M1/F0。
当电机高速时,编码器脉冲间隔Te测量周期内的高频脉冲计数值非常小M1也变得很少,导致测量误差增大,低速时,Te足够大,在测量周期内M1也足够了,所以T法和M法正好相反,更适合低速测量(测量和结束测量时间最多有两个脉冲误差)。
- M/T方法:结合M法和T法的优点,在一定时间内测量编码器脉冲和高频脉冲。在相对固定的时间内计算编码器脉冲数M0,计数已知频率F0高频脉冲,计数值为M1.计算速度值。编码器单圈总脉冲数为C,转速n的计算公式为:n = F0*M0 / (C*M1)。
由于编码器总脉冲C和高频脉冲频率F0是固定值(常数),所以转速n只受影响M0和M1的影响。电机高速时,M0增大,M1减小,相当于M法;电机低速时,M1增大,M0减小,相当于T法。