利用正交编码器检测旋转运动系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量仪器技术，特别是涉及一种利用正交编码器检测旋转运动系统的方法的技术。
【背景技术】
[0002]正交编码器(又名增量式编码器或光电式编码器)用于检测旋转运动系统的旋转方向和速度，可以对多种电机控制应用实现闭环控制，诸如开关磁阻电机和交流感应电机。传统的正交编码器只能检测相位差为90度的信号，其应用范围较窄，而且检测精度较低，在相位差有偏差的情况下，旋转方向和速度的检测会出现误差，特别在低转速的情况下，检测误差特别明显。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种应用范围大，且检测精度高的利用正交编码器检测旋转运动系统的方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种利用正交编码器检测旋转运动系统的方法，其特征在于:
将正交编码器输出的A相信号、B相信号调制成固定幅值的方波，并为正交编码器配置一个微处理器，将微处理器的两个外部中断引脚的外部中断触发方式分别设置为上升沿触发，并将正交编码器的A相方波信号、B相方波信号分别接到微处理器的该两个外部中断引脚，利用微处理器实时检测正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号；
如果微处理器检测到T3-T1〈T2-T3，则判定旋转运动系统的估计转向为正转，反之则判定旋转运动系统的估计转向为反转；
其中，Tl、T2为正交编码器输出的A相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Tl时刻位于Τ2时刻之前；
其中，Τ3、Τ4为正交编码器输出的B相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Τ3时刻位于Τ4时刻之前；
微处理器在连续N次的估计转向中，如果有Χ1>Χ2，则判定旋转运动系统的当前转动方向为正转，如果有Xl〈Χ2，则判定旋转运动系统的当前转动方向为反转；
其中，N为预先设定的转向判定阈值，Xl为判定旋转运动系统的估计转向为正转的次数，Χ2为判定旋转运动系统的估计转向为反转的次数。
[0005]进一步的，微处理器对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量进行累计，并在达到转速计算触发条件时，计算旋转运动系统的当前转速，然后再对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量从O开始重新累计；
转速计算触发条件是正交编码器输出的A相方波信号的上升沿数量达到预先设定的上升沿数量累计阈值，或是正交编码器输出的B相方波信号的上升沿数量达到预先设定的上升沿数量累计阈值；
正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长的累计公式为: Y1=Y1+(T2-T1)
Υ2=Υ2+(Τ4-Τ3)
其中，Yl为正交编码器输出的A相方波信号的延续时长，Υ2为正交编码器输出的B相方波信号的延续时长，Yl、Υ2的初始值均为0，Τ1、Τ2为正交编码器输出的A相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Tl时刻位于Τ2时刻之前，Τ3、Τ4为正交编码器输出的B相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Τ3时刻位于Τ4时刻之前；
旋转运动系统当前转速的计算公式为: V=[(Zl-2)/(Yl-Ytl-Ybl)+(Z2-2)/(Y2-Yt2-Yb2)]/2
其中，V为旋转运动系统的当前转速，Zl为正交编码器输出的A相方波信号的上升沿数量，Ytl为累计过程中的相邻上升沿起始时刻之间的最大差值，Ybl为累计过程中的相邻上升沿起始时刻之间的最小差值，Z2为正交编码器输出的B相方波信号的上升沿数量，Yt2为累计过程中的相邻上升沿起始时刻之间的最大差值，Yb2为累计过程中的相邻上升沿起始时刻之间的最小差值。
[000?]进一步的，微处理器对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量进行累计，并在达到转速计算触发条件时，计算旋转运动系统的当前转速，然后再对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量从O开始重新累计；
转速计算触发条件是正交编码器输出的A相方波信号的延续时长达到预先设定的信号时长累计阈值，或是正交编码器输出的B相方波信号的延续时长达到预先设定的信号时长累计阈值；
正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长的累计公式为: Y1=Y1+(T2-T1)
Υ2=Υ2+(Τ4-Τ3)
其中，Yl为正交编码器输出的A相方波信号的延续时长，Υ2为正交编码器输出的B相方波信号的延续时长，Yl、Υ2的初始值均为0，Τ1、Τ2为正交编码器输出的A相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Tl时刻位于Τ2时刻之前，Τ3、Τ4为正交编码器输出的B相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Τ3时刻位于Τ4时刻之前；
旋转运动系统当前转速的计算公式为:
V=(Zl/Yl+Z2/Y2)/2
其中，V为旋转运动系统的当前转速，Zl为正交编码器输出的A相方波信号的上升沿数量，Z2为正交编码器输出的B相方波信号的上升沿数量。
[0007]本发明提供的利用正交编码器检测旋转运动系统的方法，正交编码器两路检测信号的相位差不限于90度，只需满足两路检测信号的相位差大于微处理器的两个外部中断引脚的外部中断响应时间即可，具有应用范围大的特点，并且在正交编码器的两路检测信号的相位差有偏差的情况下，检测误差也很小，具有检测精度高的特点。
【附图说明】
[0008]图1是本发明实施例的利用正交编码器检测旋转运动系统的方法的原理图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
[0010]如图1所示，本发明实施例所提供的一种利用正交编码器检测旋转运动系统的方法，其特征在于:
将正交编码器输出的A相信号、B相信号调制成固定幅值的方波，并为正交编码器配置一个微处理器，将微处理器的两个外部中断引脚的外部中断触发方式分别设置为上升沿触发，并将正交编码器的A相方波信号、B相方波信号分别接到微处理器的该两个外部中断引脚，利用微处理器实时检测正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号；
如果微处理器检测到T3-T1〈T2-T3，则判定旋转运动系统的估计转向为正转，反之则判定旋转运动系统的估计转向为反转；
其中，Tl、T2为正交编码器输出的A相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Tl时刻位于Τ2时刻之前；
其中，Τ3、Τ4为正交编码器输出的B相方波信号的最近两个上升沿的起始时刻，并且Τ3时刻位于Τ4时刻之前；
微处理器在连续N次的估计转向中，如果有Χ1>Χ2，则判定旋转运动系统的当前转动方向为正转，如果有Xl〈Χ2，则判定旋转运动系统的当前转动方向为反转；
其中，N为预先设定的转向判定阈值，Xl为判定旋转运动系统的估计转向为正转的次数，Χ2为判定旋转运动系统的估计转向为反转的次数。
[00?1 ]本发明实施例中，微处理器对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量进行累计，并在达到转速计算触发条件时，计算旋转运动系统的当前转速，然后再对正交编码器输出的A相方波信号、B相方波信号的延续时长及上升沿数量从O