如何選擇用于電機(jī)控制的編碼器？

在選擇用于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的編碼器時(shí)，有許多技術(shù)術(shù)語，可用的數(shù)據(jù)量可能非常大。三個(gè)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(dú)立，并且指的是不可互換的特定編碼器屬性。每個(gè)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(xué)、科學(xué)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(gè)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(dāng)LED將光投射到窗格上時(shí)，它會(huì)碰到一個(gè)窗口或線條，從而使光穿過窗格并到達(dá)另一側(cè)的光學(xué)傳感器。當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器模塊通道A的輸出是一系列高和低信號(hào)，這取決于光電傳感器是否接收到光（高）或光（低）。

當(dāng)應(yīng)用于光學(xué)編碼器時(shí)，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(hào)每轉(zhuǎn)增加的頻率，這可以對(duì)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(dòng)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(dòng)器上最簡單的形式中，一個(gè)循環(huán)由一對(duì)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(duì)。在電學(xué)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(gè)循環(huán)都是相同的數(shù)字，因?yàn)槊繉?duì)線/窗都是每個(gè)電循環(huán)的原因。每個(gè)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(jī)械度，即每個(gè)循環(huán)的機(jī)械度。

編碼器分辨率倍增

磁盤的分辨率與物理磁盤上的實(shí)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(yùn)動(dòng)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(gè)LED和光電傳感器，以取代第一個(gè)LED的90度電角度。注意，90度電角是1/4相或象限，導(dǎo)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(shí)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(jì)者可以通過使用編碼器對(duì)接口芯片（如LS7183N）進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。



例如，讓我們看看一個(gè)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(jì)算磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)通道的增加邊緣脈沖，我們得到每轉(zhuǎn)100個(gè)脈沖（100 PPR），這與100 CPR的分辨率相同，預(yù)期值乘以1。

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

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

請(qǐng)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(píng)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(shí)間：讀取每個(gè)周期需要時(shí)間。心肺復(fù)蘇術(shù)越高，所需時(shí)間越長。高速應(yīng)用程序：減少每個(gè)讀取周期的時(shí)間。抖動(dòng)：敏感系統(tǒng)可能對(duì)高分辨率信息反應(yīng)過度。大?。涸谀承┣闆r下，較高的分辨率可能會(huì)影響大小。

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