编码器信号讲解.doc

编码器信号讲解带UVW 信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用增量式光电编码器基础● 增量式光电编码器示意图● 在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅，光栅一侧固定有光接收传感器，另一侧有固定光源，使用时码盘随电机轴同步转动● 码盘转动产生A 、B 和Z 信号，A 和B 存在90度的相位差，用以产生正交脉冲信号，测定位置增量，Z 信号每转一圈触发一个窄脉冲，用来做基准校准QEP 信号解码● 增量式旋转光电编码器输出A 、B （占空比50%）和Z 信号及其对应互补的差分信号，滤波后经差动放大器分别输出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信号，接入到DSP 的QEI 模块这些波形的时序如下图●根据 A 、 B 信号相位超前或滞后可以判断转向, 脉冲的上下沿捕捉可以产生 4倍频信 号提高编码器的分辨率,脉冲累加计数用来计算转子相对于 Z 起始点的确切位置带定位信号 U 、 V 和 W 信号的增量式光电编码器●U 、 V 和 W 信号用来给转子做初始定位,这三个脉冲互差 120电角度方波信号类似于直 流无刷电机位置传感器 HALL 的输出信号,在一个电角度周期,三个信号的输出组成 6个状态,每个状态 60电角度●要使 U 、 V 和 W 信号能判断转子的初始定位,需要将 U 相信号上升沿和电机反电势和由负到正过零点位置对齐增量式光电编码器初始位置●编码器 U 信号和 Z 信号的关系●上面提及 U 、 V 和 W 信号类似于直流无刷的 HALL 传感器的信号,通常使用 HALL 使用时 已经把 1个 HALL 安装到 A 相电机绕组磁势轴线位置, 另外两个依次按照 120电角度顺 序安装好,这样 U 相信号上升沿和电机 A 相反电势和由负到正过零点位置对齐,该位 置定义为初始位置,此时。

绕组 A 相轴线和转子 D 轴对齐●编码器安装好后, U 相信号上升沿位置也就确定, 所以编码器的初次安装一般而言需要 将 U 相信号标定到 A 相电机绕组磁势轴线位置●Z 信号触发信号通常而言和编码器 U 相信号上升沿对齐, 如果有偏差, 需要加上校正因 子,这样 Z 信号就能反应电机的 U 相反电势零点位置即初始位置的位置●编码器安装好后,编码器 U 相信号和 Z 触发信号的位置是固定的,和 A 相绕组轴线存 在着对应关系,但电机转子的位置是随机的,可能在 0到 360电角度 6个扇区之间的 任何一个位置,每个扇区的轴线与转子的 D 轴是随机的,定义该值 θz θz 的物理含 义是:每个扇区的轴线与转子 D 轴位置的差值该差值是物理存在的,在矢量控制之 前必须要学到转子相位初始化●对于采用带 U,V,W 磁极信号的编码器来说 , 采用这个编码器能够把一个电角度周期分成 6个区间当系统上电时,检测 U,V,W 三相的状态能够知道当前在哪个区间(0~5) , 从而得到 θe=θZ+n*60+30.●由于 U,V,W 只能分辨 60电角度, 以 0区间为例, 电角度表示范围在 0~60之间, 取 其中间值 30代表当前位置●对于磁钢表贴式永磁电机,通常采用 id=0的控制方式,定子磁链矢量超前转子 D 轴 90时力矩最大,用编码器 U 、 V 和 W 相脉冲信号定位时由于有 30的电角度误差,所以定 子磁链矢量超前磁极位置不一定刚好是 90, 而是在 60-120之间。

这时转矩不是最大, 但足够启动电机,当 Z 信号触发脉冲到来时就能重新修正转子的位置,之后使用 A 、 B 脉冲的信号获取精确的转子位置信号●下图为教科书通常的转子相位初始化示意图。