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，有許多技術術語，可用的數據量可能非常大。三個重要術語值得注意：分辨率、精度和精密度。這些術語彼此獨立，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

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



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的光學傳感器。當磁盤旋轉時，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）。

當應用于光學編碼器時，編碼器分辨率以每轉周期（CPR）為單位測量，并且分辨率指示輸出信號每轉增加的頻率，這可以對應于磁盤上的行數；特別是在高分辨率的情況下，它可以是行數的倍數，并且硬盤驅動器上的行數總是與分辨率有關，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，在硬盤驅動器上最簡單的形式中，一個循環由一對行/窗口組成，具有與行和窗口數量相同的CPR，或者具有相同數量的行/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可以指磁盤或旋轉電循環上的行數和窗口數。在這兩種情況下，每個循環都是相同的數字，因為每對線/窗都是每個電循環的原因。每個循環還為我們提供了可以測量的最小距離除以每轉360°機械度，即每個循環的機械度。

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或窗口數有關，而行數的最基本形式是分辨率。運動控制器可以從這些線產生輸出波形，并從同一磁盤產生更高的分辨率。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。



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



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時每個通道的增加邊緣脈沖，我們得到每轉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，它仍然根據每轉的循環次數設置。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四倍的脈沖。

小結

始終選擇編碼器最高分辨率的最佳方法是評估應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。心肺復蘇術越高，所需時間越長。高速應用程序：減少每個讀取周期的時間。抖動：敏感系統可能對高分辨率信息反應過度。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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