使用正交編碼接口（QEI）測試電機速度和角度-云帆興燁

在下面的例子中，我們將介紹如何使用Teledyne Lecroy MDA810電機驅動分析儀來采集QEI A相，B相和可選的Z索引信號，并將其轉換為靜態和動態的電機轉速和角度值。我們將分別展示使用模擬通道輸入和數字通道輸入的示例。

QEI模擬信號采集

圖1顯示了對QEI的A相，B相和Z索引信號長達2s的采集（左側）和以4000：1比例水平放大和垂直放大的波形（右側）。我們以采樣率5 MS / s采集10MS的樣點。

圖1 QEI 2s的采集波形（左側）和以4000:1放大其中的波形（右側）

請注意，從放大的模擬信號上可以看到一些明顯的瞬態干擾。用模擬通道采集QEI信號是評估信號質量的重要的第一步，可幫助描述如何正確設置后面的數字（MSO）采集。

速度和角度計算設置

圖2顯示了MDA電機驅動分析儀中計算機械速度、角度和轉矩的設置對話框。我們使用了速度和角度設置1，選擇方法為正交編碼器，并將A，B和Z輸入定義到相應的采集通道。我們還輸入Pulse /Rotation值為2048，并啟用了角度追蹤觀察器（觀察器狀態）。 MDA還可以使用偏移角來將測量到的QEI機械角度校正為轉子磁場角度，以調試依賴于轉子磁場角的控制系統的行為，例如矢量場定向控制（FOC）。

 圖2：速度和角度設置對話框

顯示計算出的速度、角度值和波形

圖3顯示了QEI信號的采集數據，速度（橙色，右上角）波形和角度（品紅色，右下角）波形以及數值表（平均值）和統計數據。

圖3 顯示從QEI采集數據計算出的速度波形（黃色，右上）和角度波形（粉紅，右下），同時顯示了平均值（數值表）和統計數據

速度的平均值為1038 RPM; 角度的平均值為（預期）180°。我們在“速度波形”中看到角度追蹤觀察器中使用的數字濾波器的啟動時間（這是此類型數字濾波器的正常行為）。角度追蹤觀察器過濾測量速度值的變化，就像電機驅動控制系統做的一樣。

圖4描繪了另一個例子，這次只使用QEI  A相和B相信號。沒有使用Z索引脈沖，這樣就無法計算角度，因此只顯示速度數值表，統計數據和波形數據。

    圖4 僅采集QEI A相和B相信號計算速度（右邊）

使用數字輸入（MSO）采集QEI信號

最后，我們展示MDA電機驅動分析儀如何使用其數字邏輯（MSO）輸入通道來采集QEI A，B和Z信號，用于速度和角度計算。使用數字輸入，可以節省模擬通道以用于其他用途，如交流市電或驅動輸出（PWM）波形，直流總線電壓和電流測量，柵極驅動，傳感器或控制/反饋信號。

圖5顯示使用DATA0，DATA1和DATA2作為輸入（也顯示DATA3至DATA7，但未使用）采集QEI A，B和Z信號。如前所述，在速度和角度設置對話框中將數字輸入信號分配給A，B和Z。并顯示速度和角度波形，數字平均值表和統計數據，角度追蹤觀察器的使用也與以前的模擬輸入類似。

圖5 QEI A,B,Z信號的數字邏輯采集，用于計算速度和角度波形（右邊）和平均數值表及統計數據

總結

Teledyne LeCroy電機驅動分析儀包含一組強大的算法，可以從復雜的QEI編碼數據中計算出速度和角度信息，并將信息顯示為直觀的波形，如同直接探測一樣。額外的角度追蹤觀察器濾波器，允許直接和電機驅動控制系統行為作對比。計算的數據可以與扭矩信息（也由MDA計算）一起用于計算機械功率。所有計算出的速度和角度信息和波形與MDA獲取或計算的所有其他信號在時間上相互關聯，以完全了解逆變器部分、控制系統和系統級的動態行為。