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光電編碼器如何實(shí)現(xiàn)小車測速?

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編碼器是測量角位移的傳感器,光電編碼器屬于多種編碼器之一。 目前,光電編碼器廣泛應(yīng)用于機(jī)電測量各行業(yè),如旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、機(jī)器人、導(dǎo)彈發(fā)射角度、織物長度、停床刃定位等。 針對(duì)光電編碼器的原理,就如何實(shí)現(xiàn)小車速度的測量進(jìn)行分析。



1 .光電編碼器的分類概要
光電編碼器有增量式和絕對(duì)值式兩種。 其中,增量式光電編碼器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、精度高、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、影響速度快等優(yōu)點(diǎn),因此比絕對(duì)式光電編碼器應(yīng)用得更廣泛。 在大量角速度、大量角位移、高分辨率的系統(tǒng)中,增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)得更加充分。 這種裝置成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2 .光電編碼器的工作原理分析
2.1增量式光電編碼器的工作原理分析
增量式光電編碼器由主編碼器、光學(xué)系統(tǒng)、向錯(cuò)板和光電轉(zhuǎn)換器構(gòu)成,在主編碼器的周邊刻有等間距的放射狀狹縫,形成有分布均勻的不透明區(qū)域和透明區(qū)域。 動(dòng)作時(shí),凸輪盤保持靜止,旋轉(zhuǎn)軸和主盤一起旋轉(zhuǎn)時(shí),來自光源的光被投射到凸輪盤和主盤,在感光性原稿的作用下,該光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),通過脈沖信號(hào)的處理,被數(shù)字控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為其他的脈沖信號(hào)
. 2絕對(duì)值型光電編碼器的工作原理分析
絕對(duì)型光電式編碼器通過讀取編碼盤上的圖案信息,將被測量角度直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的編碼檢測元件。 絕對(duì)值型光電編碼器的編碼盤有接觸式、光電式、電磁式3種。 光電元件接收在不同碼盤位置產(chǎn)生的光信號(hào),將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào),整形放大,最終形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字電信號(hào)。


3 .光電編碼器測量小車的速度
3.1基于光電編碼器的小車速度測量原理
光電編碼器由紅外線收發(fā)裝置和編碼輪構(gòu)成。 紅外光從投光器射出,入射到黑色條紋時(shí),被受光器斷續(xù)地反射,在受光器的輸入端接收與車輪的轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系的光脈沖信號(hào),進(jìn)而在接收器的輸出端形成一定頻率的電信號(hào)。 用微處理器計(jì)算電脈沖,就可以得到小車的移動(dòng)速度。 但是,小車行駛距離l的式子中,L=D/n*nx式中的n是繩輪上的黑白條紋的個(gè)數(shù)。 d是驅(qū)動(dòng)輪的外徑,nx是實(shí)測中的電脈沖政府跳躍的次數(shù)。 小車行駛速度v的計(jì)算公式為V=L/t,在公式中,t表示時(shí)間。3.2使用光電編碼器測量購物車速度的操作
這種情況下采用的絕對(duì)編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器,圓形代碼盤在半徑方向上有幾個(gè)同心代碼信道,各信道有光透過的扇區(qū)和光不透過的扇區(qū),相鄰代碼信道的扇區(qū)數(shù)呈兩倍的關(guān)系如果碼盤位于不同的位置,則各受光元件根據(jù)有無受光而轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電平信號(hào),從而形成二進(jìn)制數(shù)。 該編碼器的特征是,無需使用計(jì)數(shù)器,即可讀出與在旋轉(zhuǎn)軸的任意位置固定的位置對(duì)應(yīng)的數(shù)字代碼。 很明顯,代碼通道越多,分辨率越高,具有n位二進(jìn)制分辨率的編碼器在代碼盤中需要n代碼通道。
首先,選擇專門用于控制輪式機(jī)器人的手持板,以及內(nèi)置光電IC和紅外線發(fā)光管的P8557紅外線傳感器。 在驅(qū)動(dòng)輪上粘貼32個(gè)黑白條紋的圓形碼輪,使驅(qū)動(dòng)輪軸與碼輪的中心對(duì)準(zhǔn),在碼輪表面的2mm處進(jìn)行紅外線傳感器的固定,構(gòu)成反射型增量編碼器,然后是LCD中斷程序和一次檢測程序注意中斷的程序進(jìn)行調(diào)用時(shí),將TOC4圓中心的矢量中斷入口地址轉(zhuǎn)發(fā)到新的終端程序。 執(zhí)行程序時(shí),首先執(zhí)行中斷程序,然后執(zhí)行編碼器源的中斷程序。 最后,驅(qū)動(dòng)程序采用中斷的插入方式,并始終使用中斷在TOC4上執(zhí)行計(jì)數(shù)。 進(jìn)入中斷程序后,進(jìn)行中斷程序的初始化,插入編碼器相位的中斷程序。 執(zhí)行主中斷程序時(shí),在調(diào)試編碼器狀態(tài)后對(duì)編碼器進(jìn)行采樣,將采樣后的編碼器狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器中,并將寄存器調(diào)試為上次的編碼器相位采樣狀態(tài)。 最后,執(zhí)行加法操作。 統(tǒng)計(jì)操作中的數(shù)據(jù),從帶人車行駛的路程l的公式中求出l,根據(jù)時(shí)間,在帶人車直接行駛的速度v的公式中,使用光電編碼器測量車的速度。


4、結(jié)語
光電式編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換為脈沖或數(shù)字量的傳感器. 這是目前使用最多的傳感器,光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成。 由于光電式編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸,所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),光柵與電動(dòng)機(jī)以相同速度旋轉(zhuǎn),經(jīng)由由發(fā)光二極管等電子部件構(gòu)成的檢測裝置檢測輸出幾個(gè)脈沖信號(hào),通過對(duì)當(dāng)前的光電式編碼器的輸出脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),從而檢測出當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)的光電編碼器可以測量小車的速度,但僅限于傳感器精度和小車本身的機(jī)械精度等影響,測量結(jié)果存在一些誤差。 因此,在測量推車速度時(shí),為了減小誤差,請進(jìn)行多次測量,取平均值,使最終結(jié)果更接近正確的值。

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