电机的位置检测在电机的整个控制中是非常重要的，特别是电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统，需要根据精确的转子位置进行控制。电机控制系统中的位置检测通常包括：微电机解决方案元件、光电元件、磁敏元件、电磁感应元件等。这些位置检测传感器或与电机的非负载端同轴连接，或直接安装在电机的特定部位。其中，光电元件的测量精度较高，能准确反映电机转子的机械位置，间接反映与电机连接的机械负载的准确机械位置，达到准确控制电机位置的目的。本文将主要介绍高精度光电编码器应用。
一、光电编码器介绍：
光电编码器通过获取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息。根据光电编码器的工作原理，光电编码器可分为绝对光电编码器和增量光电编码器。下面我将介绍这两个光电编码器的结构和工作原理。
增量光电编码器是代码盘随位置变化输出一系列脉冲信号，然后根据位置变化方向用计数器加减脉冲，以达到位置检测的目的。它由光源、透镜、主光栅代码盘、方向盘、光敏元件和电子线组成。
增量光电编码器的工作原理是在径向窄缝均匀的主光栅代码盘上旋转旋转轴旋转，主光栅代码盘上有与其平行的识别盘，识别盘上有两个错开90个o相位窄缝，光敏二极管接收主光栅码盘的信号。工作时，鉴向盘不动，主光栅码盘随转子旋转，光源通过透镜平行射入主光栅码盘，光敏二极管通过主光栅码盘和鉴向盘接收相位差90o近似正弦信号，然后通过逻辑电路形成转向信号和计数脉冲信号。为了获得绝对位置角，增量光电编码器有零位脉冲，即主光栅输出零位脉冲，以清除位置角。增量光电编码器可以检测电机的位置和速度。
二、光电编码器的测量方法：
光电编码器应用于测量电机转子的磁场位置和机械位置，以及转子磁场和机械位置的变化速度和置的变化速度和方向。下面介绍一下光电编码器在这些方面的应用方法。
(一)用光电编码器测量电机转速
光电编码器的输出脉冲信号可用定时器/计数器测量电机转速。具体的速度测量方法有M法，T法和M/T法3种。
M该方法又称测频法，其测速原理是在规定的检测时间内Tc在内部，光电编码器输出的脉冲信号计数的速度测量方法如图2所示。例如，如果光电编码器为N线，则每周旋转4次N脉冲，因为两个脉冲的上下边缘只是编码器信号的4倍频率。现在假设检测时间是Tc，计数器记录的脉冲数是M1.电机每分钟转速为
时间在实际测量中Tc脉冲的数量不一定是整数，脉冲误差的最大半部分。如果测量误差小于规定的范围，如小于百分之一，则M1应大于50。在一定速度下增加脉冲检测量M为了减少误差，可以增加检测时间Tc仅考虑到实际应用测试时间短，如伺服系统中的测量速度用于反馈控制，一般应为0.01秒以下。由此可见，采用高线数光电编码器来减少测量误差。
M由于给定的光电编码器线数N机测量时间，法测速适用于测量高转速Tc在这种情况下，速度越高，计数脉冲M误差越大，误差越小。
T方法又称测周法，是在脉冲周期中计数时钟信号脉冲的方法，如下图所示。例如，时钟频率为fclk,计数器记录的脉冲数为M2.光电编码器为N线，每线输出4N脉冲，那么电机每分钟的速度就是
光电编码器的测量方法
为了减少误差，并且尽可能多的脉冲数量，因此T速度适用于低速运行。但速度太低，编码器输出脉冲时间过长，时钟脉冲数量超过计数器的最大值，产生溢出；此外，时间过长也会影响控制的速度。与M速度测量一样，选择线数较多的光电编码器可以提高电机速度测量的速度和精度。
M/T法测速是将M法和T法结合在一定时间范围内输出光电编码器的脉冲数M1和M2.计数时，电机每分钟的转速为
在实际工作中，固定Tc光电编码器的脉冲计数在第一个光电编码器上升，沿定时器开始定时，并记录光电编码器和时钟脉冲，定时器定时Tc时间到了，停止计数光电编码器的脉冲，时钟脉冲停止记录下一个光电编码器的上升。M/T该方法不仅具有M测速的高速优势，而且具有T测速的低速优势。它可以覆盖广泛的速度范围，测量精度高，广泛应用于电机控制。
光电编码器应用具有良好的抗干扰特性和应用的可靠性，在电机控制的应用环境中具有广阔的应用前景。我相信，在不久的将来，光电编码器将在电机控制领域发挥更重要的作用。我们对光电编码器的研究尤为重要。
