CN102331509A - 一种能判断转速方向的电机测速方法 - Google Patents

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CN102331509A CN201110159500A CN201110159500A CN102331509A CN 102331509 A CN102331509 A CN 102331509A CN 201110159500 A CN201110159500 A CN 201110159500A CN 201110159500 A CN201110159500 A CN 201110159500A CN 102331509 A CN102331509 A CN 102331509A
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于跃海
施玉祥
沈鼎申
孙军
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Abstract

一种能判断转速方向的电机测速方法，根据编码盘的编码规则，求出正向旋转时间段值与最小值比值排列顺序组合，记为Clockwize_Set；求出反向旋转的时间段值和最小值比值排列顺序组合，记为Counter_Clockwize_Set；如果
Figure 2011101595006100004DEST_PATH_IMAGE001
，则当前为正向运行；否则
Figure 690316DEST_PATH_IMAGE002
，当前为反向运行。本发明的有益效果在于，通过编码的码值的排列次序来判断方向，通过计入脉冲数来计算转速，减少了一路信号的输入，节省设备的硬件成本，算法实现简单。

Description

一种能判断转速方向的电机测速方法
技术领域
本发明涉及一种电机测速方法，尤其是涉及一种能判断转速方向的电机测速方法，属于机电一体化技术领域。
背景技术
在电机转速测量中，很多情况下，要求判断电机的转速方向，以明确当前电机的运行状态，如随动跟踪***根据转速和方向计算位置、数控机床上用作位置检测等等。
目前已有技术是采用增量型编码器实现，给出两路方波信号，定义为通道A和通道B，两个通道间的相位差90度，从其中一个通道的方波信号读出转速信息，根据两个通道的方波信号的顺序关系（即相位差）来判断转速方向。该方法存在问题是能够正确的获取转速和转速方向，但是该方法需要接入两路信号的采样计算，算法复杂。
本发明，只需要一路信号，通过编码的码值的排列次序来判断方向，通过计入脉冲数来计算转速，减少了一路信号的输入，节省设备的硬件成本，算法实现简单。
技术方案
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种能判断转速方向的电机测速方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种能判断转速方向的电机测速方法，包括以下步骤：
编码盘旋转一周，可以测得三个                                                
Figure 912598DEST_PATH_IMAGE001
，记为
Figure 375941DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 592771DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 90748DEST_PATH_IMAGE004
，为两个上升沿之间的时间差；
求出三个时间差
Figure 439132DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 321638DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 674122DEST_PATH_IMAGE004
中的最小值
Figure 413407DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 851342DEST_PATH_IMAGE006
；
求出三个时间差与最小值的比值，
Figure 599855DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 806846DEST_PATH_IMAGE008
、，其中计算用浮点数，比值结果取与之相近的整数值，得到比值的排列顺序
Figure 907843DEST_PATH_IMAGE010
；
根据编码盘的编码规则，求出正向旋转时间段值与最小值比值排列顺序组合，记为Clockwize_Set；
求出反向旋转的时间段值和最小值比值排列顺序组合，记为Counter_Clockwize_Set；
如果
Figure 687143DEST_PATH_IMAGE011
，则当前为正向运行；否则
Figure 14219DEST_PATH_IMAGE012
，当前为反向运行。
编码盘上小磁铁块的位置对应于编码的形式。
所述小磁铁块至少为三个。
所述小磁铁块在编码盘的同一同心圆上。
所述小磁铁块相互之间的角度，取值不同。
本发明的有益效果在于，通过编码的码值的排列次序来判断方向，通过计入脉冲数来计算转速，减少了一路信号的输入，节省设备的硬件成本，算法实现简单。
附图说明
图1是组件的连接关系图。
图2是光传感器法脉冲编码器侧视图。
图3是光传感器法脉冲编码器立体图。
图4是编码盘上小磁铁块/孔的位置图。
图5是一个旋转周期的产生脉冲图。
图6 典型的旋转过程测得的时间段图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述。
一、脉冲编码器
脉冲编码器由转速编码盘、脉冲读入模块组成。
转速编码盘，用于产生编码脉冲，脉冲产生采用接近开关法（该方法市面上有成熟的产品可用），即在圆盘上镶嵌接近开关的小磁铁块，接近开关的磁电传感器就是图中所标注的脉冲读入模块，其原理物理磁阻效应，对应的信号传输缆是屏蔽电缆，电缆作为小信号接入解码器的输入端，安装如图2和图3所示。
当小磁铁接近磁电传感器时，感应出电信号，而产生脉冲波形。
编码盘上小磁铁块的位置对应于编码的形式，本发明的编码盘如图4所示，本发明中采用三个小磁铁块来实现，至少需要三个小磁铁，才能实现编码。
图中三个小磁铁块位置要求：在编码盘的同一同心圆上，以与脉冲读入模块在空间位置上能准确对上；小磁铁块相互之间的角度，由编码规则决定，相互之间的角度，取值要不同，以示区分。本发明采用最简单的角度取值，即小磁铁块1与小磁铁块2之间为60°；小磁铁块2与小磁铁块3之间120°；小磁铁块3与小磁铁块1之间为180°，如图4所示。
如此一个旋转周期的产生脉冲如图5所示。
二、信号传输缆
信号传输缆，用于将脉冲信号从脉冲编码器传输到解码器，本发明采用屏蔽电缆传输。
三、解码器
解码器，作用是根据将编码盘上传的脉冲编码，转换成相应的转速的速度值、方向值。解码器可以数字信号处理器（DSP）实现，判断规则如下。
1）脉冲测量
将脉冲输入接入到DSP的用作脉冲输入的GPIO端口，定义GPIO端口为上升沿边沿触发，记录两个上升沿之间的时间差（
Figure 360887DEST_PATH_IMAGE001
，单位：秒），用于脉冲测量。
旋转一周，可以测得三个
Figure 507835DEST_PATH_IMAGE001
，记为
Figure 598150DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 779733DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 234985DEST_PATH_IMAGE004
，其中一次典型的测得时间段得值如图6所示。
从DSP的GPIO端口读出时间差（
Figure 197125DEST_PATH_IMAGE001
）。
2）转速方向判断
对获取的时间差进行计数，每3个时间差，做一次转速方向判断。
求出三个时间段值
Figure 763236DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 363106DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 989260DEST_PATH_IMAGE004
中的最小值
Figure 110800DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 542918DEST_PATH_IMAGE006
。
求出三个时间段值与最小值的比值，
Figure 699093DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 558464DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 167300DEST_PATH_IMAGE009
，其中计算用浮点数，比值结果取与之相近的整数值，得到比值的排列顺序
Figure 75213DEST_PATH_IMAGE010
。
根据以上编码盘的编码规则，可以求出正向旋转的时间段值与最小值比值排列顺序组合为Clockwize_Set={{1，2，3}，{2，3，1}，{3，1，2}}，反向旋转的时间段值与最小值比值排列顺序组合为Counter_Clockwize_Set{{3，2，1}，{2，1，3}，{1，3，2}}。
根据比值的排列顺序所属的集合，如果
Figure 148212DEST_PATH_IMAGE011
，则当前为正向运行；否则
Figure 116168DEST_PATH_IMAGE012
，当前为反向运行。
3）转速测量
转速测量，转速
Figure 773152DEST_PATH_IMAGE013
转/秒。

Claims (5)

1.一种能判断转速方向的电机测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
编码盘旋转一周，可以测得三个                                                
Figure 521168DEST_PATH_IMAGE001
，记为
Figure 235046DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 280362DEST_PATH_IMAGE003
、，
Figure 853393DEST_PATH_IMAGE001
为两个上升沿之间的时间差；
求出三个时间差
Figure 941435DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 208468DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 204106DEST_PATH_IMAGE004
中的最小值，
Figure 820343DEST_PATH_IMAGE006
；
求出三个时间差与最小值的比值，
Figure 309093DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 311684DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 897386DEST_PATH_IMAGE009
，其中计算用浮点数，比值结果取与之相近的整数值，得到比值的排列顺序
Figure 61652DEST_PATH_IMAGE010
；
根据编码盘的编码规则，求出正向旋转时间段值与最小值比值排列顺序组合，记为Clockwize_Set；
求出反向旋转的时间段值和最小值比值排列顺序组合，记为Counter_Clockwize_Set；
如果
Figure 365594DEST_PATH_IMAGE011
，则当前为正向运行；否则
Figure 906297DEST_PATH_IMAGE012
，当前为反向运行。
2.根据权利要求1所述的一种能判断转速方向的电机测速方法，其特征在于，编码盘上小磁铁块的位置对应于编码的形式。
3.根据权利要求2所述的一种能判断转速方向的电机测速方法，其特征在于，所述小磁铁块至少为三个。
4.根据权利要求3所述的一种能判断转速方向的电机测速方法，其特征在于，所述小磁铁块在编码盘的同一同心圆上。
5.根据权利要求4所述的一种能判断转速方向的电机测速方法，其特征在于，所述小磁铁块相互之间的角度，取值不同。
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