マイコンカーラリー:エンコーダによる速度計測(1)

マイコンカーラリー用のエンコーダをテストする機会を得たので速度計測のテストをおこなってみました。

テストしたエンコーダはCOPALのRE12Dというタイプです。

テストベンチの写真

写真のようにバイスに固定したエンコーダをモータで回して速度を測ってみました。

エンコーダ信号のA相の立ち上がりと立下りでカウントしています(2逓倍)
速度計測はマイコンカーラリーのプログラムで使われている方法で一定時間(5mS)毎にタイマーのカウント値を調べてパルス数を測る方法で速度を計測しています。
75パルス/5mSで約5m/Sの速度になります。

測定結果はPCとR8CボードをUSBシリアルで接続し、1250000bpsで1mS毎に測定データを送信してJTW32でグラフ表示しています。

マブチモータでエンコーダを回してみた結果

最初はマブチモーターで回してみたのですが回転速度の変動が大きすぎて理論的には±1パルスの誤差のはずが±4パルスの誤差になってしまいました。
これではモータの回転ムラを観測しているだけで、速度計測の誤差を測ることは出来ません。

サーボ用高性能ブラシモーターによる結果(縦軸はパルス数/5mS、横軸は時間 mS)

そこで手元にあった高性能ブラシモータを使ってみたところ上図のように量子化誤差の影響が観測できました。
およそ5.5m/Sの速度で誤差は±1%以内となっているので精度は十分でしょう。
問題は速度検出の応答性で、制御ループのサイクルタイムがおよそ1mSでも速度検出が5mSでは制御結果に悪影響を与える恐れがあります。

速度 1m/S の時の速度測定結果
15パルス/5mSで速度1m/Sですが、この時も量子化誤差で±1パルスの測定誤差が発生します。
この場合は速度計測分解能が6.7%で誤差も±6.7%となり、速度計測誤差が制御に悪影響を与えるかもしれません。

 

 

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