机器人内部传感器阅读梳理及心得-速度传感器-数字式速度传感器

在机器人控制系统中，增量式编码器既可以作为位置传感器测量关节相对位置，又可作为速度传感器测量关节速度。当作为速度传感器时，既可以在模拟量方式下使用，又可以在数字量方式下使用。

模拟式方法

在这种方式下，需要一个频率-电压（F-V）变换器，它必须有尽量小的温度漂移和良好的零输入/输出特性，用它把编码器的脉冲频率输出转换成与转速成正比的模拟电压，它检测的是电动机轴上的瞬时速度，增量编码器用作速度传感器的示意图如图1所示。

图1 增量式编码器用作速度传感器的示意图

数字式方法

编码器是数字元件，它的脉冲个数代表了位置，而单位时间里的脉冲个数表示这段时间里的平均速度。显然，单位时间越短越能代表瞬时速度，但在太短的时间里，只能记录几个编码器脉冲，因而降低了速度分辨率。目前在技术上有多种办法可以解决这个问题。例如，采用两个编码器脉冲为一个时间间隔，然后用计数器记录在这段时间里高速脉冲源发出的脉冲个数，编码器测速原理如图2所示。

图2 编码器测速原理

设编码器每转输出1000个脉冲，高速脉冲源的周期为0.1ms，门电路每接收一个编码器脉冲就开启，再接到一个编码器脉冲就关闭，这样周而复始，也就是门电路开启时间是两个编码器脉冲的间隔时间。如计数器的计数值为100，则

编码器角位移：

时间增量：∆t=脉冲源周期×计数值=0.1ms×100=10ms

速度：

速度传感器思维导图如图3所示。

图3 速度传感器思维导图

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