电机转速测量方法研究

收稿日期:2005209202

作者简介:于炳亮(1964-),男,研究员,从事海洋仪器表研究。

文章编号:100224026(2005)0520041202电机转速测量方法研究

于炳亮

(山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001)

摘要:介绍了几种基本的电机转速的数字测量方法,并以一种利用Intel 的8089单片机和旋转式光电编码器构

成的数字实时转速检测系统为例,详细阐述了如何选择和综合应用几种转速测量方法,来实验最佳的转速测

量。

关键词:电机;转速;测量

中图分类号:TH86 文献标识码:A

1　概述

转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。

在电机的转速测量中,影响测量精度的主要因素有两个:一是采样点的多少,采样点越多,速度测量结果越精确,尤其是对于低转速的测量。二是采样频率,采样频率越高,采样的数据就越准确。

2　常用的数字测量方法

电机转动速度的数字检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理[1],根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有:M 法(测频法)、T 法(测周期法)和M ΠT 法(频率Π周期法)。

2.1　M 法(测频法)

在规定的检测时间内,检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M 法测量转速在极端情况下会产生士1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时,才有较高的测量精度,因此M 法适合于高速测量。

2.2　T 法(测周期法)

它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生士1个高频脉冲周期,因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时,才有较高的测量精度,所以T 法适合于低速测量。

第18卷　第5期

2005年12月

山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol 118　N o 15Dec 12005

2.3　M ΠT 法(频率Π周期法)它是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数,因此只要“同时性”处理得当,M ΠT 法在高速和低速时都具有较高的测速精度。

3　用单片机实现电机转速测量

3.1　系统设计

在本系统中,为了能够使测速结果在整个转速范围内的准确性和分辨率达到最佳,并满足快速的动态响应要求,我们将速度范围分为两部分并分别采用两种方式进行检测。方式1采用T 法,对应于高速段。假设时钟频率为f ,编码器每转脉冲数为P ,则对应的实际转速计算公式为:

n =60f ΠM 1P 单位为:r Πm

其中M 1为时钟脉冲数。

方式2对应于低速段,采用M ΠT 法,实际转速可用下式表示:

n =60fM 2ΠM 1P

其中M 2为同一时间内脉冲数。

图1　测量电路3.2　硬件实现

在计算机调速系统中大都采用光电编码器来测量转

速,由于它的输出为脉冲量,可以与计算机的接口直接相

连。但是,光电编码器在低速时输出脉冲数很少,采用一

般的计数方法很难保证准确性

[2]。为此,除了采用前述的基本思路外,同时利用8098单片机的高速输入口进行计数,以提高测量精度

[3],见图1。

3.3　软件设计采用设置标志的方法来实现在定时条件下及时进行

两种检测方式的转换,以减小对速度采样的影响。软件流程图如图2所示。

图2　软件流程图

4　结论

M ΠT 法可在整个速度范围内获得高分辨率,M 法在高速段分辨率

较低,T 法在低速段分辨率较低。而采用M ΠT 法和T 法相结合,可在

全速范围内获得高分辨率。通过使用本文所述两种检测方法及相应

电路,可在不损失精度和分辨率的前提下获得快速响应。

参考文献:

[1]　何立民.单片机应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.

[2]　刘飞龙,裴海龙.光电编码器四倍频电路的实现及应用[J ].自动化仪表,

2000,21(9):4-6.

[3]　封小钰,蒋贞荣.利用8089单片机实现高精度实时转速测量[J ].电测与仪

表,1997,34(5):23-26.(下转第51页)

24山　东　科　学 2005年

4　结束语

总之,在抗干扰设计中,关键是保证屏蔽体的导电连续性。根据屏蔽效能公式,尽量使各种开孔符合规范。对于不可焊接的缝隙,通过使用机械加工的手段、加装电磁密封衬垫等措施,保证缝隙处的导电连续性,从而提高仪器本身的抗干扰能力。有效的屏蔽对设备自身产生的电磁波也同样有效,不会对系统中的其它设备产生电磁干扰。

参考文献:

[1]　高攸纲.屏蔽与接地[M].北京:北京邮电大学出版社,2004.

[2]　徐鹏根,等.电磁兼容性原理及应用[M].北京:国防工业出版社,1996.

[3]　钱振宇.3C 认证中的电磁兼容测试与对策[M].北京:电子工业出版社,2004.

Application of EMI shielding technique in electronic equipments

G UO Y an 2ping ,S ONG Wen 2jie ,Y U H ong 2bo

(Institute o f Oceanographic Instrumentation ,Shandong Academy o f Sciences ,Qindao 266001,China )

Abstract :E MI shielding is one of the m ost im portant methods to deal with E MC problems.F ocusing on the E lectromagnetic leak in the taches of choosing case materials and coping with hole and gap ,the corresponding E MI shielding methods are provided.The problem that the standard of equipment exceeds the one of E MC is effectively s olved .

K ey w ords :E MC ;E MI shielding ;hole ;gap ;electric rubber

(上接第42页)

Study on measuring methods for rotary speed of electromotor

Y U Bing 2liang

(Institute o f Oceanographic Instrumentation ,Shandong Academy o f Sciences ,Qingdao 266001,China )

Abstract :This paper presents s ome basic digital measuring methods for rotary speed of eleetrom oter.One digital real 2time detect system on rotate speed was specially discussed in this paper which combined the technologies of Intel 8089single 2chip and rev olving photoelectricity coder and realized the best rotate speed measure.

K eyw ords :electrom otor ,rotate speed ;measure 15第5期郭颜萍,等:用电磁屏蔽技术在电子设备中的应用