PILZ光電編碼器四倍頻電路
在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中,PILZ光電編碼器用于測(cè)量電機(jī)的角位移。由于現(xiàn)場(chǎng)的干擾以及PILZ光電編碼器的高分辨率的特點(diǎn),常運(yùn)用四倍頻電路來提高被控電機(jī)的測(cè)量精度和控制精度。設(shè)計(jì)基于可編程邏輯器件CPLD,利用CPLD的可重構(gòu)性,在系統(tǒng)可編程以及能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了PILZ光電編碼器信號(hào)的四倍頻電路。

PILZ光電編碼器四倍頻電路
基于PILZ光電編碼器研究了多種測(cè)速算法的差異,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。采取軟硬件結(jié)合的方法,以NI采集設(shè)備和Lab VIEW軟件為開發(fā)平臺(tái),并利用PILZ光電編碼器和PCB激光轉(zhuǎn)速計(jì)等設(shè)備,搭建了一套瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。利用PILZ光電編碼器得到實(shí)驗(yàn)臺(tái)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖信號(hào),分別利用M法、變M法和變M/T法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到瞬態(tài)轉(zhuǎn)速值;將PCB激光轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量的轉(zhuǎn)速平均值作為參照值,對(duì)不同轉(zhuǎn)速工況下的各種測(cè)速方法進(jìn)行誤差分析。研究結(jié)果表明:變M/T法在所有的旋轉(zhuǎn)工況中精度都比較高,是瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算方法中的。為提高星載相機(jī)調(diào)焦系統(tǒng)中PILZ光電編碼器的穩(wěn)定性和可靠性,有效檢測(cè)PILZ光電編碼器的性能指標(biāo),設(shè)計(jì)了一種基于航天級(jí)式PILZ光電編碼器的地面調(diào)試系統(tǒng)。首先,介紹了星載PILZ光電編碼器地檢系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)組成;然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的硬件組成及相關(guān)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì);zui后,采用本系統(tǒng)對(duì)某航天級(jí)式PILZ光電編碼器進(jìn)行性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,編碼器zui大誤差值為+5.4″,zui小誤差值為-4.7″,均方根誤差為±2.65″,滿足編碼器精度要求。該系統(tǒng)可同時(shí)處理多臺(tái)編碼器信號(hào)數(shù)據(jù),并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信和顯示功能,實(shí)時(shí)性好,可視性強(qiáng)。分析了PILZ光電編碼器在震動(dòng),有干擾情況下產(chǎn)生誤計(jì)數(shù)的原因。并結(jié)合傳統(tǒng)PILZ光電編碼器防震動(dòng)抗干擾電路的弊端,提出了更好的電路的設(shè)計(jì)方案。模擬了PILZ光電編碼器在機(jī)械振動(dòng)下的干擾和電磁干擾下產(chǎn)生的6種典型干擾。重新分析了干擾產(chǎn)生的原因,并提出zui終解決辦法:首先通過軟件對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣處理,對(duì)于滿足預(yù)定寬度的脈沖才進(jìn)行一次翻轉(zhuǎn)。而這個(gè)預(yù)定寬度可根據(jù)軟件進(jìn)行設(shè)定,以此達(dá)到去除電磁干擾的目的。再通過分析A、B兩相的波形得出合理的邏輯式:正向計(jì)數(shù)脈沖=A↓∩B。反向計(jì)數(shù)脈沖=↓∩B來產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖。PILZ光電編碼器是以莫爾條紋計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)的高精度數(shù)字化測(cè)角設(shè)備,在航空航天領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。為提高PILZ光電編碼器在惡劣環(huán)境下的性能,分別介紹了PILZ光電編碼器信號(hào)處理的原理、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用以及新的動(dòng)向;同時(shí),對(duì)具有代表性的處理技術(shù)進(jìn)行了分析與比較,揭示了其處理方式向數(shù)字化、智能化發(fā)展的趨勢(shì);zui后針對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀,扼要闡述了其未來的發(fā)展方向。測(cè)試結(jié)果表明,這種方法實(shí)用有效,實(shí)現(xiàn)了四倍頻、鑒相和計(jì)數(shù)功能,具有成本低、設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn),提高了電機(jī)的控制精度。