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增量编码器的分辨率,倍频与细分技术

2013/6/26 21:10:09      点击:
 增量编码器(电子手轮)码盘是由许多光栅刻线组成的,有两个(或4个,往后谈论4个光眼的)光眼读取A,B信号的,刻线的密度抉择了这个增量型编码器的分辩率,也便是可以分辩读取的最小改动角度值。代表增量编码器的分辩率的参数是PPR,也便是每转脉冲数。

    增量编码器的A/B输出的波形一般有两种,一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号,一种是缓慢上升与下降,波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出,A与B相差1/4T周期90度相位,如果A是类正弦Sin曲线,那B便是类余弦Cos曲线。

    关于方波信号,A,B两相相差90度相(1/4T),这样,在0度相位角,90度,180度,270度相位角,这四个方位有上升沿和下降沿,这样,实习上在1/4T方波周期就可以有角度改动的区分,这样1/4的T周期便是最小测量步距,通过电路关于这些上升沿与下降沿的区分,可以4倍于PPR读取角度的改动,这便是方波的四倍频。这种区分,也可以用逻辑来做,0代表低,1代表高,A/B两相在一个周期内改动是0 0,0 1,1 1,1 0 。这种区分不只可以4倍频,还可以区分旋转方向。

    严格地讲,方波最高只能做4倍频,虽然有人用时差法可以分的更细,但那底子不是增量编码(电子手轮)器举荐的,更高的分频要用增量脉冲信号是SIN/COS类正余弦的信号来做,后续电路可通过读取波形相位的改动,用模数改换电路来细分,5倍、10倍、20倍,甚至100倍以上,分好后再以方波波形输出(PPR)。分频的倍数实习是有束缚的,首要,模数改换有时间照应疑问,模数改换的速度与分辩的精确度是一对敌对,不可能无限细分,分的过细,照应与精准度就有疑问;其次,原编码器的刻线精度,输出的类正余弦信号本身一致性、波形完美度是有限的,分的过细,只会把正本码盘的过失露出得更明显,而带来过失。细分做起来简略,但要做好却很难,其一方面取决于原始码盘的刻线精度与输出波形完美度,另一方面取决于细分电路的照应速度与分辩精准度。例如,德国的工业编码器,举荐的最佳细分是20倍,更高的细分是其举荐的精度更高的角度编码器,但旋转的速度是很低的。

    一个增量编码器(编码器选型)细分后输出A/B/Z方波的,还可以再次4倍频,可是请注意,细分关于编码器的旋转速度是有需要的,一般都较低。另外,如原始码盘的刻线精度不高、波形不完美,或细分电路本身的束缚,细分或许会波形严肃失真,大小步,丢步等,选用及使用时需注意。

    有些增量编码器,其原始刻线可以是2048线(2的11次方,11位),通过16倍(4位)细分,得到15位PPR ,再次4倍频(2位),得到了17位(Bit)的分辩率,这便是有些日系编码器的17位高位数编码器的得来了,它一般就用“位,Bit”来表达分辩率了。这种日系的编码器在较快速度时,内部仍然要用未细分的低位信号来处置输出的,要不然照应就跟不上了,所以不要被它的“17位”威逼了。

 

出自:http://www.ccch.com.cn