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旋轉編碼器控制在線速度檢測的應用
1 系統設計原理
根據電纜的生產工藝要求，不同型號的電纜，其走線速度是恒定的。通常，電纜的運行速度是由電纜帶動旋轉編碼器來檢測的。電纜線速度測速示意圖如圖1所示。
根據在一定時間內檢測到的脈沖數，就可以計算出電纜的走線速度。實際應用中，將其與一加工精度極高、周長為500 mm的旋轉編碼器測量主動輪與旋轉編碼器同軸安裝，主動輪與電纜接觸。在電纜生產運動過程中，依靠摩擦力拉動測量輪旋轉，這樣就把電纜的直線位移(長度) 轉化為旋轉編碼器的脈沖數字信號輸出。
設旋轉編碼器每旋轉一周，其計數脈沖個數為NP(脈沖個數／轉)，則旋轉編碼器角分辨率(單位：(°)／個)為：
P=360／NP
假定固定在旋轉編碼器轉軸上的主動導向輪半徑為r m，則旋轉編碼器位移分辨率(單位：m／個)為：
Ps=27πr／NP
這時，若計數脈沖個數為N(個)，則由旋轉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個脈沖所用的時間(單位：s)。
2 硬件電路設計原理
該 檢測電路以AT89C51單片機為控制核心，如圖2所示，旋轉編碼器輸出的脈沖，經過電平轉換，變成O～5 V的TTL電平脈沖，送到AT89 C51單片機的外部中斷INT0端。每收到一個脈沖，單片機中斷一次，同時計數脈沖存儲器加1，與標準脈沖值比較后，單片機的P0口輸出給定值數字量，再 經過D／A轉換變成給定值模擬量，送給收線電機調速器，控制電機轉速。這里的D／A轉換芯片采用8位數據輸入，四路模擬量輸出的TLC7226IDW。如 果需要提高電機轉速控制精度，可以選用其他10位、12位數據輸入的D／A轉換芯片。
工作時，當收線電機帶動電纜運動時，帶動旋轉編碼器的主動輪旋轉，從而旋轉編碼器旋轉，輸出脈沖。該脈沖送入光電耦合器，進行隔離、整形、電平轉換，送給 AT89C51的12腳，外部中斷INTO進行脈沖計數。每接收到一個脈沖，單片機執行外部中斷INT0子程序一次，脈沖計數存儲器加1。例如，每間隔1 s讀取一次，從而可以根據計數脈沖的個數，與標準脈沖數比較，因此，可以判斷當前線速度的大小。
線速度的計算方法如下：
例如，要求線速度V為0．1 m／s。
旋轉編碼器每秒輸出脈沖數=V·Np／C
其中：C為旋轉編碼器主動輪周長(單位：m)。所以，線速度為O．1 m／s時，旋轉編碼器每秒輸出標準脈沖數=0.1×1000/0.5=200個/s。
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