艾迪克
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樓主  發(fā)表于: 2013-11-23 11:31
旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率與精度 旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率與精度 關(guān)于傳感器的分辨率與精度的理解,可以用我們所用的機(jī)械三指針式 手表打這樣一個(gè)比喻:時(shí)針的分辨率是小時(shí),分針的分辨率是分,秒針的分辨 率是秒,眼睛反應(yīng)快的,通過(guò)秒針在秒間的空格,我們甚至能分辨至約 0.3 秒, 這是三針式機(jī)械指針手表都可以做到的;而精度是什么,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)手表都不同的,或者在使用的不同時(shí)間里都不同的 (越走越快的或越走越慢的),大致在1 秒至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。 編碼器的分辨率,是指編碼器可讀取并輸出的最小角度變化,對(duì)應(yīng)的 參數(shù)有:每轉(zhuǎn)刻線數(shù)(line)、每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(PPR)、最小步距(Step)、位 (Bit)等。 編碼器的精度,是指編碼器輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的真實(shí)角度的準(zhǔn)確 度,對(duì)應(yīng)的參數(shù)是角分(′)、角秒(〃)。 分辨率:線(line),就是編碼器的碼盤的光學(xué)刻線,如果編碼器是 直接方波輸出的,它就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(PPR)了(圖1), 但如果是正余弦 (sin/cos)信號(hào)輸出的,是可以通過(guò)信號(hào)模擬量變化電子細(xì)分,獲得更多的方 波脈沖PPR 輸出(圖2),編碼器的方波輸出有A 相與B 相,A 相與B 相差1/4 個(gè)脈沖周期,通過(guò)上升沿與下降沿的判斷,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,所以,嚴(yán)格地講,最小測(cè)量 步距就是編碼器的分辨率。 例如,德國(guó)海德漢的ROD426 的3600 線編碼器,方 波輸出,就是3600ppr,脈沖周期0.1 度,通過(guò)A 相B 相4 倍頻后,可獲得 0.025 度的測(cè)量步距;而其海德漢提供的精度參數(shù)為18 角秒(0.005 度)。 分 辨率數(shù)值大于精度數(shù)值。 如果是德國(guó)海德漢的 ROD486 的3600 線的正余弦信號(hào)輸出,可進(jìn)行25 倍的電子細(xì)分,獲得90000 的脈沖(ppr),0.004 度的脈沖周期,通過(guò)A/B 相 的四倍頻,可獲得0.001 度最小測(cè)量步距的分辨率,而海德漢提供的原始編碼 器的精度還是18 角秒(0.005 度),(不含細(xì)分誤差)。 分辨率數(shù)值小于精度 數(shù)值。 在以通訊數(shù)據(jù)輸出型的編碼器或絕對(duì)值編碼器,其輸出的分辨率是以 多少'位'來(lái)表達(dá),即2 的冪次方的圓周分割度。 所以,旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率可以用'線line”,每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)PPR, 或'步距Step'分別來(lái)表述。用線來(lái)表述,可能還可以再細(xì)分的,而有一些' 17位'的編碼器,實(shí)際是針對(duì)步距的,已經(jīng)細(xì)分好了的。 一個(gè)3600線的 編碼器,分辨率也完全有可能優(yōu)于一個(gè)'17位'的已經(jīng)細(xì)分好的編碼器。 絕對(duì)脈沖編碼器:APC 增量脈沖編碼器:SPC 兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件. 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。 技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(幾十個(gè)到幾千個(gè)都有),和供電電壓等。單路輸 出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位 差90 度的脈沖,通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。 增量型編碼器與絕對(duì)型編碼器的區(qū)分 編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。 增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型) 工作原理: 由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射 和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90 度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360 度),將C、D 信號(hào)反向,疊加在A、B 兩相 上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z 相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B 兩相相差90 度,可通過(guò)比較A 相在前還是B 相在前,以判 別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。 編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤是在玻璃上沉積很 薄的刻線,其熱穩(wěn)定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎, 但由于金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù) 量級(jí),塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 分辨率-編碼器以每旋轉(zhuǎn)360 度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,也 稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000 線。 信號(hào)輸出: 信號(hào)輸出有正弦波(電流或電壓),方波(TTL、HTL),集電極開路 (PNP、NPN),推拉式多種形式,其中TTL 為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)(對(duì)稱A,A-;B,B- ;Z,Z-),HTL 也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼 器對(duì)應(yīng)。 信號(hào)連接-編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī),PLC 和 計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,開關(guān)頻率有低有高。 如單相聯(lián)接,用于單方向計(jì)數(shù),單方向測(cè)速。 A.B 兩相聯(lián)接,用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。 A、B、Z 三相聯(lián)接,用于帶參考位修正的位置測(cè)量。 A、A-,B、B-,Z、Z-連接,由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接,電流對(duì)于電 纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0,衰減最小,抗干擾最佳,可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對(duì)于 TTL 的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá) 150 米。 對(duì)于 HTL 的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá) 300 米。以上信息對(duì)傳感器編碼器選型有一定的幫助。
xiexonghui
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