用低成本元器件的电路测量电机速度

　　本设计实例使用一个微控制器，一个16×2键LCD，还有一个旋转编码器，用于测量并虚拟显示一只电机的速度（图1）。增量编码器耦合于电机轴上，测量电机转子的速度，它产生一个与电机速度成正比的正交脉冲。1024脉冲旋转编码器是Hengstler公司的RS-32-0/1024ER.11KB。电机旋转速度wR的计算方法是在某个时间周期tP内，对编码器轴的转数nV作计数。nV的计算方法是，统计在这个固定时间tP内的脉冲数nP：对此编码器nV=nP/1024。旋转速度为

　　其中d=60/(tP×1024)rpm表示所测速度的分辨率。欲为此应用获得1rpm的分辨率，作为时基的固定周期为（60/1024=58.59）ms。在本设计实例中，使用了Microchip公司的低价微控制器PIC16F873即IC1完成运算。该微控制器亦驱动LCD即IC2，它以每分钟转数为单位显示旋转速度。

　　用一个与参考文献1中电路类似的方式，在IC1的RB0/INT输入加上编码器的正交脉冲，它在脉冲的上升沿产生一个高优先中断。可以用这些中断通过计数器的增长计算nP，当达到固定周期tP时计数器初始化。此外，微控制器的内

部8bit定时器Timer0寄存tP，它在14.3MHz的时钟频率fCLK下每286ms产生一个tM（定时器中断）：tM=4×28/fCLK/4=286ms。这个计算意为，修正时基tP需要205个定时器中断（tP/tM）。根据方程，当计数器到达这个时间时，计数值nP就确定了旋转速度。最后，该值显示在LCD屏幕上。

　　另外，如果控制系统必须测量旋转速度，则需要一个数模转换。但不必增加昂贵的DAC也可以完成这个转换，方法是将微控制器的PWM（脉冲宽度调制）加到由R2、R3、C4、C6和IC3构成的一个低通滤波器上。PWM信号的频率为20kHz，低通滤波器的截止频率为160Hz，远低于PWM频率。在本设计中，PWM信号的最大占空比周期对应的旋转速度为1500rpm。

　　可以从Microchip下载IC1程序的源码，并用MPLab作汇编。可以根据使用的编码器以及方程的分辨率，在软件中修改各个常量。