如何选择用于电机控制的编码器？

如何选择用于电机控制的编码器？

在选择用于电机运动控制的编码器时，有许多技术术语，可用的数据量可能非常大。三个重要术语值得注意：分辨率、精度和精密度。这些术语彼此独立，并且指的是不可互换的特定编码器属性。每个特定的编码器模型可以在特定的分辨率范围内使用。例如，编码器20具有从64-CPR到10000CPR的不同分辨率。

编码器分辨率

在数学、科学和技术中，“分辨率”一词是指可以测量或观察到的最小距离。为了创建增量编码器，制造商创建一个具有将磁盘划分为不同区域的模式的磁盘。例如，常见的图案包括打印在透明介质上的线条和窗口。



当LED将光投射到窗格上时，它会碰到一个窗口或线条，从而使光穿过窗格并到达另一侧的光学传感器。当磁盘旋转时，编码器模块通道A的输出是一系列高和低信号，这取决于光电传感器是否接收到光（高）或光（低）。

当应用于光学编码器时，编码器分辨率以每转周期（CPR）为单位测量，并且分辨率指示输出信号每转增加的频率，这可以对应于磁盘上的行数；特别是在高分辨率的情况下，它可以是行数的倍数，并且硬盘驱动器上的行数总是与分辨率有关，典型值范围从32或64等低分辨率到5000或10000等高分辨率。

物理上，在硬盘驱动器上最简单的形式中，一个循环由一对行/窗口组成，具有与行和窗口数量相同的CPR，或者具有相同数量的行/窗口对。在电学上，周期表示编码器输出波形的完整周期，高脉冲和低脉冲的周期等于360电子角。

CPR可以指磁盘或旋转电循环上的行数和窗口数。在这两种情况下，每个循环都是相同的数字，因为每对线/窗都是每个电循环的原因。每个循环还为我们提供了可以测量的最小距离除以每转360°机械度，即每个循环的机械度。

编码器分辨率倍增

磁盘的分辨率与物理磁盘上的实际行数或窗口数有关，而行数的最基本形式是分辨率。运动控制器可以从这些线产生输出波形，并从同一磁盘产生更高的分辨率。增量编码器通常使用正交方法。



增加了另一个LED和光电传感器，以取代第一个LED的90度电角度。注意，90度电角是1/4相或象限，导致第二输出波形，其中通道Led B从通道Led a偏移90度。



现在可以确定方向，从Led A顺时针旋转到Led B，分辨率可以乘以2或4的系数，这被称为分辨率相乘。系统设计者可以通过使用编码器对接口芯片（如LS7183N）进行计数来实现这一点。



例如，让我们看看一个硬盘上有100行和窗口的编码器，编码器的分辨率是100-CPR。

X1-如果我们计算磁盘旋转时每个通道的增加边缘脉冲，我们得到每转100个脉冲（100 PPR），这与100 CPR的分辨率相同，预期值乘以1。

X2-如果我们计算通道A的每个上升沿和下降沿，我们得到每个周期两个脉冲，每转增加200个脉冲（200 PPR）。

X4-如果我们计算通道A和B的每个上升沿和下降沿，我们每个周期得到四个脉冲，每转总共400个脉冲（400PPR）。

请注意，我们没有更改光盘的分辨率，它仍然根据每转的循环次数设置。然而，通过以不同的方式解码输出波形，我们可以获得磁盘上每转四倍的脉冲。

小结

始终选择编码器最高分辨率的最佳方法是评估应用程序并选择满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选择的一些原因：成本：分辨率越高，成本越高。处理时间：读取每个周期需要时间。心肺复苏术越高，所需时间越长。高速应用程序：减少每个读取周期的时间。抖动：敏感系统可能对高分辨率信息反应过度。大小：在某些情况下，较高的分辨率可能会影响大小。

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