Цифрове вимірювання швидкості обертання валу на базі сигналу енкодера: аналіз похибок і адаптивний метод

Simple item page
dc.contributor.authorOleksandr Lytovchenko
dc.contributor.authorYuliia Lytovchenko
dc.contributor.authorViacheslav Khyzhniak
dc.contributor.authorYevhenii Modlo
dc.date.accessioned2026-03-11T09:49:37Z
dc.date.available2026-03-11T09:49:37Z
dc.date.issued2025-12-30
dc.description.abstractУ статті проведено аналіз похибок цифрового вимірювання швидкості (ЦВШ) обертання вала електропривода за сигналом датчика кута повороту (ДКП), що входить до складу енкодера, оскільки в сучасних системах автоматизації технологічних процесів (АСУ ТП) для контролю положення та швидкості обертання валу приводного двигуна традиційно застосовуються два різні вимірювальні пристрої: енкодер і тахогенератор. Як мету роботи – поставлено розробка адаптивного методу цифрового вимірювання швидкості обертання валу зі зниженою методичною похибкою на основі існуючого енкодера. Суть методу полягає у підрахунку числа імпульсів високостабільного тактового генератора (таймера) протягом одного періоду сигналу. Розглянуто методичну та динамічну складові похибки, наведено їх аналітичні залежності та результати чисельного моделювання для тихохідних та швидкохідних механізмів металургійного виробництва. Запропоновано та апробовано метод зниження методичної похибки шляхом збільшення бази вимірювання. Показано реалізацію економічної системи ЦВШ на основі 16-розрядного мікроконтролера, що забезпечує суміщення функцій вимірювання положення та швидкості в єдиному датчику та усуває потребу використання тахогенератора. Вартість запропонованого рішення у 6-7 разів нижча за вартість традиційної схеми із застосуванням тахогенератора, оскільки вказана вартість запропонованого рішення складає близько 450 грн (мікроконтролер та мінімальне обв'язування), що значно нижче вартості тахогенератора промислового виконання (від 3000 грн). Виключення тахогенератора також спрощує монтаж, знижує габарити шафи керування та підвищує надійність системи за рахунок зменшення кількості компонентів. The article analyzes the errors of digital measurement of speed (DVS) of rotation of the electric drive shaft using the signal of the angle sensor (AOS), which is part of the encoder, since in modern process automation systems (AUS TP) two different measuring devices are traditionally used to control the position and speed of rotation of the drive motor shaft: an encoder and a tachogenerator. The aim of the work is to develop an adaptive method for digital measurement of shaft rotation speed with reduced methodological error based on the existing encoder. The essence of the method is to count the number of pulses of a highly stable clock generator (timer) during one signal period. The methodological and dynamic components of the error are considered, their analytical dependencies and the results of numerical modeling for low-speed and high-speed mechanisms of metallurgical production are given. A method for reducing methodological error by increasing the measurement base is proposed and tested. The implementation of an economical DCS system based on a 16-bit microcontroller is shown, which provides a combination of position and speed measurement functions in a single sensor and eliminates the need to use a tachogenerator. The cost of the proposed solution is 6-7 times lower than the cost of a traditional scheme using a tachogenerator, since the indicated cost of the proposed solution is about 450 UAH (microcontroller and minimal wiring), which is significantly lower than the cost of an industrial tachogenerator (from 3000 UAH). The exclusion of the tachogenerator also simplifies installation, reduces the dimensions of the control cabinet and increases the reliability of the system by reducing the number of components.
dc.identifier.citationLytovchenko O., Lytovchenko Y., Khyzhniak V., & Modlo Y. (2025). Digital measurement of shaft rotation speed based on encoder signal: error analysis and adaptive method. Scientific and practical journal "Economics and technical engineering", Vol.3 No.2 (2025), 101–110.
dc.identifier.issn3041-1246
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.62911/ete.2025.03.02.09
dc.identifier.urihttps://dspace.duet.edu.ua/handle/123456789/1401
dc.language.isouk
dc.publisherScientific and practical journal "Economics and technical engineering"
dc.relation.ispartofseriesVol. 3 No. 2 (2025)
dc.subjectенкодер
dc.subjectдатчик кута повороту (ДКП)
dc.subjectцифровий вимір швидкості (ЦВШ)
dc.subjectметодична похибка
dc.subjectдинамічна похибка
dc.subjectмікроконтролер
dc.subjectАСУ ТП
dc.subjectencoder
dc.subjectsensor rotation angle
dc.subjectdigital speed measurement
dc.subjectmethodical error
dc.subjectdynamic error
dc.subjectmicrocontroller
dc.subjectprocess control system
dc.titleЦифрове вимірювання швидкості обертання валу на базі сигналу енкодера: аналіз похибок і адаптивний метод
dc.title.alternativeDigital measurement of shaft rotation speed based on encoder signal: error analysis and adaptive method
dc.typeArticle
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
ete.2025.03.02.09+.pdf
Size:
498.86 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download
Collections
Науково-практичний журнал "Economics and technical engineering"