如何選擇用于電機控制的編碼器？

在選擇用于電機運動控制的編碼器時，有許多技術(shù)術(shù)語，可用的數(shù)據(jù)量可能非常大。三個重要術(shù)語值得注意：分辨率、精度和精密度。這些術(shù)語彼此獨立，并且指的是不可互換的特定編碼器屬性。每個特定的編碼器模型可以在特定的分辨率范圍內(nèi)使用。例如，編碼器20具有從64-CPR到10000CPR的不同分辨率。

編碼器分辨率

在數(shù)學、科學和技術(shù)中，“分辨率”一詞是指可以測量或觀察到的最小距離。為了創(chuàng)建增量編碼器，制造商創(chuàng)建一個具有將磁盤劃分為不同區(qū)域的模式的磁盤。例如，常見的圖案包括打印在透明介質(zhì)上的線條和窗口。



當LED將光投射到窗格上時，它會碰到一個窗口或線條，從而使光穿過窗格并到達另一側(cè)的光學傳感器。當磁盤旋轉(zhuǎn)時，編碼器模塊通道A的輸出是一系列高和低信號，這取決于光電傳感器是否接收到光（高）或光（低）。

當應(yīng)用于光學編碼器時，編碼器分辨率以每轉(zhuǎn)周期（CPR）為單位測量，并且分辨率指示輸出信號每轉(zhuǎn)增加的頻率，這可以對應(yīng)于磁盤上的行數(shù)；特別是在高分辨率的情況下，它可以是行數(shù)的倍數(shù)，并且硬盤驅(qū)動器上的行數(shù)總是與分辨率有關(guān)，典型值范圍從32或64等低分辨率到5000或10000等高分辨率。

物理上，在硬盤驅(qū)動器上最簡單的形式中，一個循環(huán)由一對行/窗口組成，具有與行和窗口數(shù)量相同的CPR，或者具有相同數(shù)量的行/窗口對。在電學上，周期表示編碼器輸出波形的完整周期，高脈沖和低脈沖的周期等于360電子角。

CPR可以指磁盤或旋轉(zhuǎn)電循環(huán)上的行數(shù)和窗口數(shù)。在這兩種情況下，每個循環(huán)都是相同的數(shù)字，因為每對線/窗都是每個電循環(huán)的原因。每個循環(huán)還為我們提供了可以測量的最小距離除以每轉(zhuǎn)360°機械度，即每個循環(huán)的機械度。

編碼器分辨率倍增

磁盤的分辨率與物理磁盤上的實際行數(shù)或窗口數(shù)有關(guān)，而行數(shù)的最基本形式是分辨率。運動控制器可以從這些線產(chǎn)生輸出波形，并從同一磁盤產(chǎn)生更高的分辨率。增量編碼器通常使用正交方法。



增加了另一個LED和光電傳感器，以取代第一個LED的90度電角度。注意，90度電角是1/4相或象限，導致第二輸出波形，其中通道Led B從通道Led a偏移90度。



現(xiàn)在可以確定方向，從Led A順時針旋轉(zhuǎn)到Led B，分辨率可以乘以2或4的系數(shù)，這被稱為分辨率相乘。系統(tǒng)設(shè)計者可以通過使用編碼器對接口芯片（如LS7183N）進行計數(shù)來實現(xiàn)這一點。



例如，讓我們看看一個硬盤上有100行和窗口的編碼器，編碼器的分辨率是100-CPR。

X1-如果我們計算磁盤旋轉(zhuǎn)時每個通道的增加邊緣脈沖，我們得到每轉(zhuǎn)100個脈沖（100 PPR），這與100 CPR的分辨率相同，預期值乘以1。

X2-如果我們計算通道A的每個上升沿和下降沿，我們得到每個周期兩個脈沖，每轉(zhuǎn)增加200個脈沖（200 PPR）。

X4-如果我們計算通道A和B的每個上升沿和下降沿，我們每個周期得到四個脈沖，每轉(zhuǎn)總共400個脈沖（400PPR）。

請注意，我們沒有更改光盤的分辨率，它仍然根據(jù)每轉(zhuǎn)的循環(huán)次數(shù)設(shè)置。然而，通過以不同的方式解碼輸出波形，我們可以獲得磁盤上每轉(zhuǎn)四倍的脈沖。

小結(jié)

始終選擇編碼器最高分辨率的最佳方法是評估應(yīng)用程序并選擇滿足您需求的最低分辨率，即使有更高的分辨率。高分辨率可能不是最佳選擇的一些原因：成本：分辨率越高，成本越高。處理時間：讀取每個周期需要時間。心肺復蘇術(shù)越高，所需時間越長。高速應(yīng)用程序：減少每個讀取周期的時間。抖動：敏感系統(tǒng)可能對高分辨率信息反應(yīng)過度。大小：在某些情況下，較高的分辨率可能會影響大小。

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