使用正交编码接口（QEI）测试电机速度和角度-云帆兴烨

在下面的例子中，我们将介绍如何使用Teledyne Lecroy MDA810电机驱动分析仪来采集QEI A相，B相和可选的Z索引信号，并将其转换为静态和动态的电机转速和角度值。我们将分别展示使用模拟通道输入和数字通道输入的示例。

QEI模拟信号采集

图1显示了对QEI的A相，B相和Z索引信号长达2s的采集（左侧）和以4000：1比例水平放大和垂直放大的波形（右侧）。我们以采样率5 MS / s采集10MS的样点。

图1 QEI 2s的采集波形（左侧）和以4000:1放大其中的波形（右侧）

请注意，从放大的模拟信号上可以看到一些明显的瞬态干扰。用模拟通道采集QEI信号是评估信号质量的重要的第一步，可帮助描述如何正确设置后面的数字（MSO）采集。

速度和角度计算设置

图2显示了MDA电机驱动分析仪中计算机械速度、角度和转矩的设置对话框。我们使用了速度和角度设置1，选择方法为正交编码器，并将A，B和Z输入定义到相应的采集通道。我们还输入Pulse /Rotation值为2048，并启用了角度追踪观察器（观察器状态）。 MDA还可以使用偏移角来将测量到的QEI机械角度校正为转子磁场角度，以调试依赖于转子磁场角的控制系统的行为，例如矢量场定向控制（FOC）。

 图2：速度和角度设置对话框

显示计算出的速度、角度值和波形

图3显示了QEI信号的采集数据，速度（橙色，右上角）波形和角度（品红色，右下角）波形以及数值表（平均值）和统计数据。

图3 显示从QEI采集数据计算出的速度波形（黄色，右上）和角度波形（粉红，右下），同时显示了平均值（数值表）和统计数据

速度的平均值为1038 RPM; 角度的平均值为（预期）180°。我们在“速度波形”中看到角度追踪观察器中使用的数字滤波器的启动时间（这是此类型数字滤波器的正常行为）。角度追踪观察器过滤测量速度值的变化，就像电机驱动控制系统做的一样。

图4描绘了另一个例子，这次只使用QEI  A相和B相信号。没有使用Z索引脉冲，这样就无法计算角度，因此只显示速度数值表，统计数据和波形数据。

    图4 仅采集QEI A相和B相信号计算速度（右边）

使用数字输入（MSO）采集QEI信号

最后，我们展示MDA电机驱动分析仪如何使用其数字逻辑（MSO）输入通道来采集QEI A，B和Z信号，用于速度和角度计算。使用数字输入，可以节省模拟通道以用于其他用途，如交流市电或驱动输出（PWM）波形，直流总线电压和电流测量，栅极驱动，传感器或控制/反馈信号。

图5显示使用DATA0，DATA1和DATA2作为输入（也显示DATA3至DATA7，但未使用）采集QEI A，B和Z信号。如前所述，在速度和角度设置对话框中将数字输入信号分配给A，B和Z。并显示速度和角度波形，数字平均值表和统计数据，角度追踪观察器的使用也与以前的模拟输入类似。

图5 QEI A,B,Z信号的数字逻辑采集，用于计算速度和角度波形（右边）和平均数值表及统计数据

总结

Teledyne LeCroy电机驱动分析仪包含一组强大的算法，可以从复杂的QEI编码数据中计算出速度和角度信息，并将信息显示为直观的波形，如同直接探测一样。额外的角度追踪观察器滤波器，允许直接和电机驱动控制系统行为作对比。计算的数据可以与扭矩信息（也由MDA计算）一起用于计算机械功率。所有计算出的速度和角度信息和波形与MDA获取或计算的所有其他信号在时间上相互关联，以完全了解逆变器部分、控制系统和系统级的动态行为。