多圈絕對(duì)值增量編碼器(已修改)
2025-05-28 03:55 本頁(yè)面
【正文】 電子增量計(jì)圈，通過(guò)電池記憶圈數(shù)，實(shí)際上是單圈絕對(duì)，多圈增量，好處是省掉了一組機(jī)械齒輪，經(jīng)濟(jì)、體積小且沒(méi)有圈數(shù)限制，似乎也不錯(cuò)，但是他畢竟是多圈增量的，不能算真正意義上的絕對(duì)值，什么是真正意義上的絕對(duì)值？就是不依賴(lài)于前次歷史的直接讀數(shù)。它在停電后，由于電池低功耗的要求，移動(dòng)的速度與范圍其實(shí)是有限制的，另外加上電池的因數(shù)，可靠性方面還是要有疑問(wèn)的，例如高速中的漏圈、干擾中的錯(cuò)圈、正好在12點(diǎn)鐘位置的抖動(dòng)錯(cuò)圈、電池失效錯(cuò)圈。尤其是如果計(jì)圈的失誤，反而無(wú)法找到原來(lái)的絕對(duì)位置。 事實(shí)上，很多人理解用絕對(duì)值，都是停電后移動(dòng)的問(wèn)題，卻不了解德國(guó)人在運(yùn)動(dòng)控制中用機(jī)械真多圈絕對(duì)值的真正用意，由于真正的絕對(duì)值是不依賴(lài)于前次歷史的直接讀數(shù)，那么，在高速中，跟本不用擔(dān)心丟數(shù)據(jù)，在運(yùn)動(dòng)控制中，也不需要一直去跟讀編碼器的數(shù)值，再加上EnDat 等快速通訊，可以節(jié)省出大量的時(shí)間來(lái)完成其他的運(yùn)算，從而來(lái)解決高速同步，多軸聯(lián)動(dòng)等問(wèn)題。 另外，上面說(shuō)到，機(jī)械多圈絕對(duì)值，其停電后可移動(dòng)位置是1/2圈數(shù)，例如4096圈中的2048圈，而不是4096圈，因?yàn)橥ｋ姾蟮囊苿?dòng)是可能正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，考慮到絕對(duì)值的唯一性，可移動(dòng)位置是實(shí)際是2048圈。 關(guān)于傳感器的分辨與精度的理解，可以用我們所用的機(jī)械指針式手表來(lái)打這樣一個(gè)比喻：時(shí)針的分辨率是小時(shí)，分針的分辨率是分鐘，秒針的分辨率是秒。眼睛反應(yīng)快的，通過(guò)秒針在秒間隙中運(yùn)動(dòng)，這是三針式機(jī)械手表都可能做到的。而精度是什么呢？就是每個(gè)手表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的準(zhǔn)確性，這是每個(gè)手表都不相同的（有越走越快的，有越走越慢的。大致都是精確在1至30秒之間）。 同樣的，在旋轉(zhuǎn)編碼器的使用中，分辨率與精度是完全不同的兩個(gè)概念。 一、編碼器的分辨率：是指編碼可讀取并輸出的最小角度變化。對(duì)應(yīng)參數(shù)有：每圈刻線(xiàn)數(shù)（Line)、每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（PPR)、最小步距（Step)、位（Bit)等?！ ?線(xiàn)（Line)：就編碼器的碼盤(pán)光學(xué)刻線(xiàn)數(shù)（如圖）?！ ∪绻@些刻線(xiàn)是直接以方波形式輸出的，那么這一轉(zhuǎn)（圈）刻線(xiàn)的脈沖數(shù)（PPR）就是編碼器的單轉(zhuǎn)（圈）“分辨率”。跟據(jù)電子電路工藝上的不同和現(xiàn)實(shí)中的要求，就出現(xiàn)了A、B、Z三相信號(hào)輸出（如圖）。 由于A、B兩相信號(hào)相差1/4的脈沖周期，通過(guò)A、B相的上升下降沿對(duì)比判斷，就可以獲得1/4脈沖周期的變化“步距”（4倍頻），這就是最小測(cè)量步距（Step)了。跟據(jù)步距（Step)算編碼器的單圈分辨率就又有了新的算法就是：4倍PPR（即：4倍刻線(xiàn)數(shù)）。 不過(guò)現(xiàn)實(shí)中我們還是以“刻線(xiàn)數(shù)”來(lái)表示編碼器的分辨率，在通訊數(shù)據(jù)輸出型編碼器或絕對(duì)值編碼器，其分辨率是以多少“位”（即：2的冪次方）來(lái)表示。 還有嚴(yán)格地講，方波最高只能做4倍頻，雖然有人用時(shí)差法可以分得更細(xì)，但那基本不是增量編碼器推薦的，更高的分頻要用增量脈沖信號(hào)是SIN/COS類(lèi)正余弦的信號(hào)來(lái)做，后續(xù)電路可通過(guò)讀取波形相位的變化，用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來(lái)細(xì)分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形輸出（PPR）。分頻的倍數(shù)實(shí)際是有限制的，首先，模數(shù)轉(zhuǎn)換有時(shí)間響應(yīng)問(wèn)題，模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的精確度是一對(duì)矛盾，不可能無(wú)限細(xì)分，分的過(guò)細(xì)，響應(yīng)與精準(zhǔn)度就有問(wèn)題；其次，原編碼器的刻線(xiàn)精度，輸出的類(lèi)正余弦信號(hào)本身一致性、波形完美度是有限的，分的過(guò)細(xì)，只會(huì)把原來(lái)碼盤(pán)的誤差暴露得更明顯，而帶來(lái)錯(cuò)誤。細(xì)分做起來(lái)容易，但要做好卻很難，其一方面取決于原始碼盤(pán)的刻線(xiàn)精度與輸出波形完美度，另一方面取決于細(xì)分電路的響應(yīng)速度與分辨精準(zhǔn)度。 例如：德國(guó)海德漢的ROD486編碼器，3600刻線(xiàn)數(shù)方波輸出（即：3600ppr）。一個(gè)“脈沖周期”（），通過(guò)A、B相位差4倍頻后。而其精度為18(） 計(jì)算方式：360角度/3600ppr=＝ 德國(guó)海德漢的ROD486編碼器，3600刻線(xiàn)數(shù)正余弦信號(hào)輸出，可進(jìn)行25倍電子細(xì)分獲得90000ppr的脈沖。，通過(guò)A、。而其原始編碼器的精度也是18(，不含細(xì)分誤差） 計(jì)算方式：360角度/3600*25PPR＝＝ 德國(guó)海德漢的工業(yè)編碼器，推薦的最佳電子細(xì)分是20倍，更高的細(xì)分是其推薦的精度更高的角度編碼器，但要求旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。 二、編碼器的精度：是指編碼器輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)與被測(cè)量物理量的真實(shí)數(shù)據(jù)的誤差和準(zhǔn)確度。對(duì)應(yīng)參數(shù)有：角分（＇)、 角秒(＂)。 三、精度與分辨率的關(guān)系 編碼器的精度與分辨率有點(diǎn)關(guān)系，但也不只是與分辨率有關(guān)系。實(shí)際上影響編碼器的精度，包括“分辨率”有以下四部分要素。 光學(xué)部分： 1 光學(xué)碼盤(pán)每圈刻線(xiàn)數(shù)、母板精度、刻線(xiàn)精度、刻線(xiàn)寬度一致性、邊緣精整性等 2 光發(fā)射源光的平行與一致性、光衰減 3 光接收單元讀取夾角、讀取響應(yīng) 機(jī)械部分： 1 軸的加工精度與安裝精度 2 軸承的精度與安裝精度（雙軸承結(jié)構(gòu)可有效降低單個(gè)軸承的偏差） 3 碼盤(pán)安裝的同心度、光學(xué)組件安裝的精度 電氣部分： 1 電源穩(wěn)定性對(duì)光的發(fā)射源與接收單元的影響 2 讀取響應(yīng)與電氣處理電路帶來(lái)的誤差（包括“電子細(xì)分”也會(huì)帶來(lái)誤差） 使用中的安裝與傳輸接收部分： 1 與測(cè)量轉(zhuǎn)軸連接的同心度 2 轉(zhuǎn)出電纜的抗干擾能力與信號(hào)延遲 3 接收設(shè)備的響應(yīng)與接收設(shè)備內(nèi)部處理可能的誤差 綜上所述：編碼器的精度與分辨率有一點(diǎn)關(guān)系；例如：德國(guó)海德漢ROD400系列，其5000線(xiàn)以下的“精度”為刻線(xiàn)寬度的1/20,但這僅僅只是光學(xué)部分的刻線(xiàn)數(shù)（刻線(xiàn)數(shù)越多、越密，精度越高）。不過(guò)也不
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1