Encoder-Modul : Drehzahlmessung und Positionierung

Drehzahlmessung und Positionierung ist in der heutigen Antriebstechnik für die Regelung ein ganz wesentlicher Baustein.

Eine Möglichkeit dies zu bewerkstelligen liegt in der Verwendung von sogenannten Inkrementalgebern, auch Encodern. Diese erzeugen nach klar definierten Abständen Pulsfolgen welche durch eine logische Auswertung auf eine Position schließen lassen. Misst man die Zeit kann man sogar auch die Geschwindigkeit berechnen.

Der Vorteil des dsPIC33-Mikrocontrollers besteht darin, dass er ein Encoder-Modul besitzt welches im Hintergrund läuft und somit die Position unabhängig vom momentanen Programmstatus überwacht.

Die Pulsfolgen sehen wie in der Abbildung aus. Ausgehend von der Haltestellung wird pro Rasterposition, bzw. pro Impuls, das Signal A und B einmal aktiviert und wieder zurück gesetzt.

Je nach Drehrichtung wird dabei aber entweder zuerst das Signal A oder zuerst das Signal B gesetzt. Auf diese Art kann die Drehrichtung bestimmt werden.

Folgende Positionen werden somit bspw. in der Rechtsdrehung durchlaufen:
01 if(A==1 && B==0) ...
02 if(A==1 && B==1) ...
03 if(A==0 && B==1) ...
04 if(A==0 && B==0) ...

Der Inkrementalgeber auf LIME 2 ist an 2 Pull-Down-Widerstände parallel zu SU und SD angeschlossen. Der Vorteil: So lässt sich die Pulsfolge auch mit den beiden Tastern testen und man versteht die Funktion anschaulich.

Alternativ lässt sich ein Inkrementalgeber auch mit Pull-Up-Widerständen betreiben. Grund für die Widerstände liegt einzig und allein darin, dass man keine Schwebezustände möchte.

Das Encoder-Modul QEI (quadrature encoder interface) des dsPIC33-Mikrocontrollers zählt jede Flanke. So kommen pro Impuls, sprich von einer Haltestellung zur nächsten, vier Flanken zusammen.

Für die Programmierung besitzt das Modul verschiedene Steuer- und Werteregister. Der aktuelle Zählerstand lässt sich einfach über das Register POS1CNTL auslesen:
01 int countl;
02 char T1[9];
03 countl=POS1CNTL;
04 sprintf(T1,"Pos:%3d ",countl/4);
05 LCDlineout(T1,2);

Das Encoder-Modul wird über die Bibliothek QEIconfig.h und QEIconfig.c eingebunden. Durch den Aufruf der Funktion void QEIinit(void) wird das Modul aktiviert.

01 QEIinit();