什么是正余弦编码器？

什么是正余弦编码器？

正余弦编码器在设计和功能上类似于增量编码器。这两种设备都可以测量旋转或线性位置变化和方向，并且都可以采用光学或磁传感技术。

两者之间的主要区别在于，正余弦编码器以 1 伏峰峰值 (1 Vpp)模拟正弦波（通常称为“A”和“B”）形式提供正交的位置和方向信息。另一方面，增量编码器以一对正交数字方波的形式提供位置和方向信息。 输出波形的这种差异使得正余弦编码器能够提供比增量编码器更高的分辨率。

当两个正弦波正交时，其中一个实际上是余弦波。这就是正余弦编码器也被称为“正余弦”编码器的原因。


来自正弦编码器（上）和增量编码器（下）的信号。

增量编码器和正余弦编码器都可以使用 X4 编码将分辨率提高四倍。对于正余弦编码器，这是通过计算每个周期波形过零的数量来完成的。对于增量编码器，这需要对每个周期的两个方波的上升沿和下降沿进行计数。但由于正余弦编码器的模拟正弦波是连续的，而不是像增量编码器的数字方波那样的阶跃函数，因此信号本身可以分解或内插为非常精细的计数，以提供极高的位置分辨率。

为了减轻噪声的影响，正余弦编码器可以使用称为差分信号传输的技术，其中在每个通道上传输两个互补信号。该技术还用于减轻增量编码器中的噪声，尽管正余弦编码器的模拟信号比增量版本的数字信号更容易受到噪声的影响。


正弦编码器产生的模拟信号对噪声敏感，但互补信号（Sin-、Cos- 和 Ref-）可以提供一定程度的抗共模噪声能力。

这些互补信号（通常称为“A-”、“B-”和“R-”）与主信号相同，但具有 180 度相移。由于信号上的任何噪声都是相同的（称为“共模”噪声），因此取两个信号的差异可以消除噪声，但保留信号波形。

正余弦编码器是增量式还是绝对式？

与增量编码器一样，正余弦编码器输出可以包含参考信号——通常称为“R”或“Z”。参考信号的幅度略低于 A 和 B 信号，并且编码器每转一圈其峰值仅出现一次。一些制造商将带有参考信号的正余弦编码器吹捧为“绝对”编码器，但实际上，它们只能提供轴一转内的绝对位置信息。然而，参考信号在启动期间是有益的，并且在某些情况下对于换向目的是有益的。

高分辨率分辨率可实现更好的伺服控制

正余弦编码器通常用于伺服电机，较高的反馈分辨率有利于位置和速度控制环路。在速度环中，高分辨率改善了速度控制，并允许在控制环中使用更高的增益，同时降低噪声。更高的增益还提供更好的系统刚度和更好的抗干扰能力。在位置环中，更高的反馈分辨率可提供更好的重复性并降低噪声。

正余弦编码器应用的一项限制是编码器输出的频率与接收电子设备可以处理的带宽之间的关系。输出频率由编码器的线数和机械速度决定，当线数非常高的正余弦编码器高速运行时，编码器的输出频率可能会超出驱动器或控制器可以处理的带宽。


如果具有高线数的编码器高速运行，其频率可能会超过接收电子设备的带宽。

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