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旋轉(zhuǎn)編碼器控制在線速度檢測的應(yīng)用
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
根據(jù)電纜的生產(chǎn)工藝要求，不同型號(hào)的電纜，其走線速度是恒定的。通常，電纜的運(yùn)行速度是由電纜帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器來檢測的。電纜線速度測速示意圖如圖1所示。
根據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)，就可以計(jì)算出電纜的走線速度。實(shí)際應(yīng)用中，將其與一加工精度極高、周長為500 mm的旋轉(zhuǎn)編碼器測量主動(dòng)輪與旋轉(zhuǎn)編碼器同軸安裝，主動(dòng)輪與電纜接觸。在電纜生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，依靠摩擦力拉動(dòng)測量輪旋轉(zhuǎn)，這樣就把電纜的直線位移(長度) 轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖數(shù)字信號(hào)輸出。
設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器每旋轉(zhuǎn)一周，其計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為NP(脈沖個(gè)數(shù)／轉(zhuǎn))，則旋轉(zhuǎn)編碼器角分辨率(單位：(°)／個(gè))為：
P=360／NP
假定固定在旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的主動(dòng)導(dǎo)向輪半徑為r m，則旋轉(zhuǎn)編碼器位移分辨率(單位：m／個(gè))為：
Ps=27πr／NP
這時(shí)，若計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為N(個(gè))，則由旋轉(zhuǎn)編碼器測量的位移量S(單位：m)為：
S=Ps·N
線纜走線速度V(單位：m／s)為：
V=S／T
公式中：T為接收N個(gè)脈沖所用的時(shí)間(單位：s)。
2 硬件電路設(shè)計(jì)原理
該 檢測電路以AT89C51單片機(jī)為控制核心，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，變成O～5 V的TTL電平脈沖，送到AT89 C51單片機(jī)的外部中斷INT0端。每收到一個(gè)脈沖，單片機(jī)中斷一次，同時(shí)計(jì)數(shù)脈沖存儲(chǔ)器加1，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖值比較后，單片機(jī)的P0口輸出給定值數(shù)字量，再 經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換變成給定值模擬量，送給收線電機(jī)調(diào)速器，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。這里的D／A轉(zhuǎn)換芯片采用8位數(shù)據(jù)輸入，四路模擬量輸出的TLC7226IDW。如 果需要提高電機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度，可以選用其他10位、12位數(shù)據(jù)輸入的D／A轉(zhuǎn)換芯片。
工作時(shí)，當(dāng)收線電機(jī)帶動(dòng)電纜運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從而旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)，輸出脈沖。該脈沖送入光電耦合器，進(jìn)行隔離、整形、電平轉(zhuǎn)換，送給 AT89C51的12腳，外部中斷INTO進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。每接收到一個(gè)脈沖，單片機(jī)執(zhí)行外部中斷INT0子程序一次，脈沖計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器加1。例如，每間隔1 s讀取一次，從而可以根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)比較，因此，可以判斷當(dāng)前線速度的大小。
線速度的計(jì)算方法如下：
例如，要求線速度V為0．1 m／s。
旋轉(zhuǎn)編碼器每秒輸出脈沖數(shù)=V·Np／C
其中：C為旋轉(zhuǎn)編碼器主動(dòng)輪周長(單位：m)。所以，線速度為O．1 m／s時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器每秒輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)=0.1×1000/0.5=200個(gè)/s。
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