高速工业平缝机转速测量方法研究

　　0 引 言

　　随着近年缝制工业的发展，高速工业平缝机以其自动化程度高、操作简单以及能大幅度提高缝制效率，逐步取代传统的机械式缝纫机。目前我国对工业缝纫机的需求巨大。高速工业平缝机的主要技术难点在于快速精确的停针控制，由于缝制工艺的特殊性，一般要求在300～8 000 r/min速度范围内，控制在3圈内停针，并且停针精度在±5 mm内。这样对停针控制算法有较高的要求，因此对提供给控制算法的速度参数精度要求较高，本设计要求速度测量误差不大于O.5%。

　　1 无刷直流电机的速度测量

　　速度测量的方法有很多种，如霍尔转速传感器、测速发电机、光电式转速传感器、感应式转速传感器和旋转变压器式转速传感器等。在工业平缝机中，用的比较多的是增量式光电编码器，它不但可以检测电机的转速，而且还可以测定电机的运动方向，增量式光电编码器的工作原理是：在刻度盘上均匀分布着一定数量的光电孔，当光透过光电孔的时，光敏传感器产生逻辑“1”信号;当发光二极管被遮住时，光敏传感器产生逻辑“0”信号。如此，两个光敏传感器会产生A，B两路相位相差90°的正交信号。

　　通过检测光电编码器输出的脉冲，可以计算出平缝机的速度。通过选择不同的光电编码器，电机旋转一周可以产生不同的不同个数的脉冲信号。这里假设电机旋转一周产生的脉冲数为N。，转速的算法可以采用两种算法。

　　1.1 脉冲计数法

　　在单位时间内对位置脉冲信号计数，以获得单位时间的转角来计算速度。若时间间隔为采样时间Ts，测量的脉冲数为M，则被测的速度由：

　　计算得到。采样周期Ts由控制系统的性能决定，则转速n与单位时间内脉冲数成正比。

　　脉冲计数方法对转速的测量可以通过如下的软件流程完成，M由两次采样的差值获得，即t=ksT，时刻的M值为：

　　式中：θ(k)为t=kTs时采用的位置信号，具体的实现后文会有讲述。

　　1.2 脉冲周期法

　　测量位置信号一个周期的时间，以获得固定角度的时间来计算速度。其中时间的测量可以通过微处理器的时钟计数来获得。若微处理器的时钟频率为fo,一个位置脉冲信号周期内计数的时钟数为m，则被测试的速度可由：

　　计算得到。当微处理器的时钟f0和脉冲数N0确定后，转速n与脉冲周期内时钟数m成反比。

　　脉冲周期测量方法，可以用光电编码器的信号A或者B对微处理器的定时器产生外部中断来测量脉冲的宽度，再由式(2)计算获得转速。