ben測速編碼器在智慧型車舵機控制中的應用
2．1 舵機工作原理
舵機在6 v電壓下正常工作，而大賽組委會統一提供的標準電源輸出電壓為7．2 v，則需乙個外圍電壓轉換電路將電源電壓轉換為舵機的工作電壓6 v。圖2為舵機供電電路。
舵機由舵盤、位置反饋電位計、減速齒輪組、直流動電機和控制電路組成，內部位置反饋減速齒輪組由直流電動機驅動，其輸出軸帶動乙個具有線性比例特性的位置反饋電位器作為位置檢測。當電位器轉角線性地轉換為電壓並反饋給控制電路時，控制電路將反饋訊號與輸入的控制脈衝訊號相比較，產生糾正脈衝，控制並驅動直流電機正向或反向轉動，使減速齒輪組輸出的位置與期望值相符。從而達到舵機精確控制轉向角度的目的。
舵機工作原理框圖如圖3所示。
2．2 舵機的安裝與調節
舵機的控制脈寬與轉角在-45°～+45°範圍內線性變化。對於對速度有一定要求的智慧型車，舵機的響應速度和舵機的轉向傳動比直接影響車模能否以最佳速度順利通過彎道。車模在賽道上高速行駛，特別是對於前瞻性不夠遠的紅外光電檢測智慧型車，舵機的響應速度及其轉向傳動比將直接影響車模行駛的穩定性，因此必須細心除錯，逐一解決。
由於舵機從執行轉動指令到響應輸出需占用一定的時間，因而產生舵機實時控制的滯後。雖然車模在進入彎道時能夠檢測到黑色路線的偏轉方向，但由於舵機的滯後性，使得車模在轉彎過程中時常偏離跑道，且速度越快，偏離越遠，極大限制車模在連續彎道上行駛的最大時速，使得車模全程賽道速度很難進一步提高。為了減小舵機響應時間，在遵守比賽規則不允許改造舵機結構的前提下，利用槓桿原理，採用加長舵機力臂的方案來彌補這一缺陷，加長舵機力臂示意圖如圖4所示。
圖4中，r為舵機力臂；θ為舵機轉向角度；f為轉向所需外力；α為外力同力臂的夾角。在舵機輸出盤上增加長方形槓桿，在槓桿的末端固定轉向傳動連桿，其表示式為：
加長力臂後欲使前輪轉動相同角度時，在舵機角速度ω相同的條件下舵機力臂加長後增大了線速度v，最終使得舵機的轉向角度θ減小。舵機輸出轉角θ減小，舵機的響應時間t也會變短。同時由式(1)可推出線速度口增大後，前輪轉向所需的時間t相應也會變短，其表示式為：
t=ds／dv (2)
此外，當舵機連桿水平且與舵機力臂垂直時，得到力矩m，可由式(3)表示：m=frsinα (3)
說明當舵機連桿和舵機力臂垂直時α=900°，此時sinα得到最大值。在舵機力臂r一定和外力f相同條件下，舵機產生的力矩m最大，實現前輪轉向的時間最短。
在實際除錯車模時發現，這種方法對提高舵機的響應速度也具有侷限性：當在舵機輸出力矩相同的條件下，力臂越長，作用力越小。在轉向遇到較大轉向阻力時，會影響舵機對轉向輪控制的精度，甚至使轉向輪的響應速度變慢；另外，舵機機械結構精度產生的空程差也會在力臂加長中放大。
使得這一非線性環節對控制系統的不利影響增大。因此，舵機安裝的高度具有最佳範圍，仍需通過試驗反覆測試。
3 霍爾感測器的應用
由於在賽前比賽賽道的幾何圖形是未公開的。賽前車模訓練的路線與實際比賽的路線相差甚遠，若車模自適應性調整不好，車模會在連續彎道處頻繁的偏轉。賽道的變更給車模的適應性和穩定性帶來了一定挑戰。
為了使得車模能夠平穩地沿著賽道行駛，除控制前輪轉向舵機以外，還需要控制好各種路況的車速，使得車模在急轉彎和下坡時不會因速度過快而衝出賽道。因此，利用霍爾感測器檢測車模瞬時速度，實現對車模速度的閉環反饋控制，小車的pc9s12控制板能夠根據賽道路況變化而相應執行軟體給定的加速、減速、剎車等指令，在最短的時間內由當前速度轉變為期望的速度，使得車模快速平穩行駛。
基於霍爾效應，固定在轉盤附近的霍爾感測器便可在每個小鋼磁通過時產生乙個相應的脈衝，檢測出單位時間的脈衝數，便可知被測轉速。霍爾感測測速裝置示意圖如圖5所示。顯然不是安裝小鋼磁越多越好，在一定的條件允許範圍內，磁性轉盤上小鋼磁的數目越多，確定感測器測量轉速的解析度也越高，速度控制也越精確。
一般4～8片是最佳範圍。
4 結束語
為了參加第四屆「精芬」杯全國大學生智慧型汽車競賽，此設計方案在校級代表隊資格選拔賽中表現完美，最終跑出 19．7 s的好成績，成功入選。實踐證明了智慧型車舵機控制轉向和霍爾控制測速優化方案具有可行性和實用性。
檢查原圖（大圖）
加長力臂後欲使前輪轉動類似角度時，在舵機角速度ω類似的條件下舵機力臂加長後增大了線速度v，結尾使得舵機的轉向角度θ減小。舵機輸出轉角θ減小，舵機的照應時間t也會變短。同時由式(1)可推出線速度口增大後，前輪轉向所需的時間t相應也會變短，其表示式為：
t=ds／dv2)
此外，當舵機連桿水平且與舵機力臂垂直時，得到力矩m，可由式(3)示意：m=frsin3)
標明當舵機連桿和舵機力臂垂直時α=900°，此時sinα得到最大值。在舵機力臂r必須和外力f類似條件下，舵機發生的力矩m最大，完成前輪轉向的時間最短。
在實踐除錯車模時發覺，這種辦法對提高舵機的照應速度也具有侷限性：當在舵機輸出力矩類似的條件下，力臂越長，作用力越小。在轉向遇到較大轉向阻力時，會影響舵機對轉向輪控制的精度，甚至使轉向輪的照應速度變慢；另外，舵機機械構造精度發生的空程差也會在力臂加長中擴大。
使得這一非線性環節對控制系統的不利影響增大。因而，舵機裝置的高度具有最好範圍，仍需議決實驗反覆測試。
3 霍爾感測器的使用
由於在賽前競賽賽道的幾何圖形是未公示的。賽前車模訓練的路途與實踐競賽的路途相差甚遠，若車模自順應性調整不好，車模會在延續彎道處頻繁的偏轉。賽道的變卦給車模的順應性和固定性帶來了必須挑釁。
為了使得車模能夠顛簸地沿著賽道行駛，除控制前輪轉向舵機以外，還須要控制好各種路況的車速，使得車模在急轉彎和下坡時不會因速渡過快而衝出賽道。因而，使用霍爾感測器檢測車模瞬時速度，完成對車模速度的閉環反應控制，小車的pc9s12控制板能夠依據賽路途況改動而相應執行軟體給定的加快、放慢、剎車等指令，在最短的時間內由現在速度轉變為希冀的速度，使得車模高速顛簸行駛。
基於霍爾效應，固定在轉盤附近的霍爾感測器便可在每個小鋼磁議決時發生乙個相應的脈衝，檢測出單位時間的脈衝數，便可知被測轉速。霍爾感測測速裝置示意圖如圖5所示。顯然不是裝置小鋼磁越多越好，在必須的條件准許範圍內，磁性轉盤上小鋼磁的數目越多，確定感測器測量轉速的解析度也越高，速度控制也越精確。
普通4～8片是最好範圍。
電機的位置檢測在電機控制中是十分重要的，特別是需要根據精確轉子位置控制電機運動狀態的應用場合，如位置伺服系統。電機控制系統中的位置檢測通常有：微電機解算元件，光電元件，磁敏元件，電磁感應元件等。
這些位置檢測感測器或者與電機的非負載端同軸連線，或者直接安裝在電機的特定的部位。其中光電元件的測量精度較高，能夠準確的反應電機的轉子的機械位置，從而間接的反映出與電機連線的機械負載的準確的機械位置，從而達到精確控制電機位置的目的。在本文中我將主要介紹高精度的光電編碼器的內部結構、工作原理與位置檢測的方法。
一、ben編碼器的介紹：
光電編碼器是通過讀取光電編碼盤上的圖案或編碼資訊來表示與光電編碼器相連的電機轉子的位置資訊的。根據光電編碼器的工作原理可以將光電編碼器分為絕對式光電編碼器與增量式光電編碼器，下面我就這兩種光電編碼器的結構與工作原理做介紹。
（一）、ben編碼器
絕對式光電編碼器如圖所示，他是通過讀取編碼盤上的二進位制的編碼資訊來表示絕對位置資訊的。
編碼盤是按照一定的編碼形式製成的圓盤。圖1是二進位制的編碼盤，圖中空白部分是透光的，用「0」來表示;塗黑的部分是不透光的，用「1」來表示。通常將組成編碼的圈稱為碼道，每個碼道表示二進位制數的一位，其中最外側的是最低位，最裡側的是最高位。
如果編碼盤有4個碼道，則由裡向外的碼道分別表示為二進位制的23、22、21和20，4位二進位制可形成16個二進位制數，因此就將圓盤劃分16個扇區，每個扇區對應乙個4位二進位制數，如0000、0001、…、1111。
電機的位置檢測在電機控制中是十分重要的，特別是需要根據精確轉子位置控制電機運動狀態的應用場合，如位置伺服系統。電機控制系統中的位置檢測通常有：微電機解算元件，光電元件，磁敏元件，電磁感應元件等。
這些位置檢測感測器或者與電機的非負載端同軸連線，或者直接安裝在電機的特定的部位。其中光電元件的測量精度較高，能夠準確的反應電機的轉子的機械位置，從而間接的反映出與電機連線的機械負載的準確的機械位置，從而達到精確控制電機位置的目的。在本文中我將主要介紹高精度的光電編碼器的內部結構、工作原理與位置檢測的方法。
一、ben編碼器的介紹：
光電編碼器是通過讀取光電編碼盤上的圖案或編碼資訊來表示與光電編碼器相連的電機轉子的位置資訊的。根據光電編碼器的工作原理可以將光電編碼器分為絕對式光電編碼器與增量式光電編碼器，下面我就這兩種光電編碼器的結構與工作原理做介紹。
（一）、ben編碼器
絕對式光電編碼器如圖所示，他是通過讀取編碼盤上的二進位制的編碼資訊來表示絕對位置資訊的。
編碼盤是按照一定的編碼形式製成的圓盤。圖1是二進位制的編碼盤，圖中空白部分是透光的，用「0」來表示;塗黑的部分是不透光的，用「1」來表示。通常將組成編碼的圈稱為碼道，每個碼道表示二進位制數的一位，其中最外側的是最低位，最裡側的是最高位。
如果編碼盤有4個碼道，則由裡向外的碼道分別表示為二進位制的23、22、21和20，4位二進位制可形成16個二進位制數，因此就將圓盤劃分16個扇區，每個扇區對應乙個4位二進位制數，如0000、0001、…、1111。
按照碼盤上形成的碼道配置相應的光電感測器，包括光源、透鏡、碼盤、光敏二極體和驅動電子線路。當碼盤轉到一定的角度時，扇區中透光的碼道對應的光敏二極體導通，輸出低電平「0」，遮光的碼道對應的光敏二極體不導通，輸出高電平「1」，這樣形成與編碼方式一致的高、低電平輸出，從而獲得扇區的位置腳。
（二）、增量式ben編碼器
增量式ben編碼器是碼盤隨位置的變化輸出一系列的脈衝訊號，然後根據位置變化的方向用計數器對脈衝進行加/減計數，以此達到位置檢測的目的。它是由光源、透鏡、主光柵碼盤、鑑向盤、光敏元件和電子線路組成。
增量式ben光電編碼器的工作原理是是由旋轉軸轉動帶動在徑向有均勻窄縫的主光柵碼盤旋轉，在主光柵碼盤的上面有與其平行的鑑向盤，在鑑向盤上有兩條彼此錯開90o相位的窄縫，並分別有光敏二極體接收主光柵碼盤透過來的訊號。工作時，鑑向盤不動，主光柵碼盤隨轉子旋轉，光源經透鏡平行射向主光柵碼盤，通過主光柵碼盤和鑑向盤後由光敏二極體接收相位差90o的近似正弦訊號，再由邏輯電路形成轉向訊號和計數脈衝訊號。為了獲得絕對位置角，在增量式光電編碼器有零位脈衝，即主光柵每旋轉一周，輸出乙個零位脈衝，使位置角清零。
利用增量式光電編碼器可以檢測電機的位置和速度。
二、ben編碼器的測量方法：
。下面就我就光電編碼器在這幾方面的應用方法做一下介紹。
（一）、使用ben編碼器來測量電機的轉速
可以利用定時器/計數器配合光電編碼器的輸出脈衝訊號來測量電機的轉速。具體的測速方法有m法、t法和m/t法3種。
m法又稱之為測頻法，其測速原理是在規定的檢測時間tc內，對光電編碼器輸出的脈衝訊號計數的測速方法，如圖2所示，例如光電編碼器是n線的，則每旋轉一周可以有4n個脈衝，因為兩路脈衝的上公升沿與下降沿正好使編碼器訊號4倍頻。現在假設檢測時間是tc，計數器的記錄的脈衝數是m1，則電機的每分鐘的轉速為
在實際的測量中，時間tc內的脈衝個數不一定正好是整數，而且存在最大半個脈衝的誤差。如果要求測量的誤差小於規定的範圍，比如說是小於百分之一，那麼m1就應該大於50。在一定的轉速下要增大檢測脈衝數m1以減小誤差，可以增大檢測時間tc單考慮到實際的應用檢測時間很短，例如伺服系統中的測量速度用於反饋控制，一般應在0.
01秒以下。由此可見，減小測量誤差的方法是採用高線數的光電編碼器。
m法測速適用於測量高轉速，因為對於給定的光電編碼器線數n機測量時間tc條件下，轉速越高，計數脈衝m1越大，誤差也就越小。
t法也稱之為測周法，該測速方法是在乙個脈衝週期內對時鐘訊號脈衝進行計數的方法，如圖3所示。例如時鐘頻率為fclk,計數器記錄的脈衝數為m2，光電編碼器是n線的，每線輸出4n個脈衝，那麼電機的每分鐘的轉速為
為了減小誤差，希望盡可能記錄較多的脈衝數，因此t法測速適用於低速執行的場合。但轉速太低，乙個編碼器輸出脈衝的時間太長，時鐘脈衝數會超過計數器最大計數值而產生溢位;另外，時間太長也會影響控制的快速性。與m法測速一樣，選用線數較多的光電編碼器可以提高對電機轉速測量的快速性與精度。
HDMI高畫質編碼器說明書
一 產品圖 單機箱產品圖 3u結構產品圖 二 產品概述 hdmi高畫質編碼器是一款專業的高清音 編碼及復用產品，該產品具有1路hdmi音 輸入介面，支援h.264編碼格式，可同時對 音訊進行編碼。輸出ts雙碼流設計，可根據不同需要設定每一路的輸出碼流解析度，該裝置具有高整合，低成本的優勢，可廣泛應用...
編碼器知識
旋轉編碼器的工作原理 對於工業控制中的定位問題，一般採用接近開關 光電開關等裝置。隨著工控的不斷發展，出現了旋轉編碼器，其特點是 1 資訊化 除了定位，控制室還可知道其具體位置 2 柔性化 定位可以在控制室柔性調整 3 安裝方便和安全 使用壽命長。乙個旋轉編碼器，可以測量從幾個微公尺到幾十幾百公尺的...
海灣電子編碼器使用說明書
一 概述 gst bmq 2電子編碼器 以下簡稱編碼器 可對電子編碼的探測器或模組進行位址碼 靈敏度 裝置型別等的讀出和位址碼 靈敏度的寫入功能，還可以對火災顯示盤進行位址碼 燈號及二次碼的讀出和寫入。二 特點 1.該編碼器採用手握式結構，外形小巧，攜帶方便，操作簡單 2.該編碼器可通過編碼器後蓋的...