旋轉編碼器在線速度檢測控制中的應用

O 引言
在電纜生產線上，通常需要檢測電纜的走線速度，用來控制收線電機的轉速和計算線纜的長度。成纜工藝參數的穩定，直接關系到電線電纜的質量。
該項目是為某電纜廠的技術改造項目，要改造的設備是利用束線原理制造的盤絞式成纜機，改造的內容是更換全部電氣控制系統。這種成纜機的放線盤固定，而收線盤固定在盤絞架上同時完成絞合和收線的雙重運動。工作時，在線纜盤直流電機的帶動下，完成電纜的收線運動，在排線電機的帶動下實現電纜在收線盤的整齊排列。在大盤電機的帶動下，通過齒輪箱帶動盤絞架實現軸向旋轉，完成電纜絞合運動，是保證節距的關鍵。線速度是由收線盤的旋轉速度決定的，如果收線電機的轉速恒定，收線盤隨著收線軸的變粗，線速度會增大，因此，為保證收線速度恒定，要逐漸降低收線電機的轉速。

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。

該項目中，采用的旋轉編碼器的型號是TRDJ1000系列，旋轉一周輸出1 000個脈沖。因此，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
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。