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編碼器

編碼器分辨率

發布日期:2022-10-09 點擊率:143

目前,編碼器分辨率在當代的應用可謂是越來越廣泛,編碼器分辨率是值得我們好好學習的,現在我們就深入了解編碼器分辨率。

編碼器分辨率
編碼器分辨率

旋轉編碼器分辨率


分辨率又稱位數、脈沖數、幾線制(絕對型編碼器中會有此稱呼),對于增量型編碼器而言就是軸旋轉一圈編碼器輸出的脈沖個數;對于絕對型編碼器來說,則相當于把一圈360°等分成多少份,例如分辨率是256P/R,則等于把一圈360°等分成了256,每旋轉1.4°左右輸出一個碼值。分辨率的單位是P/R。

編碼器的分辨率與編碼器的精度


       關于傳感器的分辨率與精度的理解,可以用我們所用的機械三指針式手表打這樣一個比喻:時針的分辨率是小時,分針的分辨率是分,秒針的分辨率是秒,眼睛反應快的,通過秒針在秒間的空格,我們甚至能分辨至約0.3秒,這是三針式機械指針手表都可以做到的;而精度是什么,就是每個手表對標準時間的準確性,這是每個手表都不同的,或者在使用的不同時間里都不同的(越走越快的或越走越慢的),大致在1秒至30秒之間。

        同樣的,在旋轉編碼器的使用中,分辨率與精度是完全不同的兩個概念。
編碼器的分辨率,是指編碼器可讀取并輸出的最小角度變化,對應的參數有:每轉刻線數(line)、每轉脈沖數(PPR)、最小步距(Step)、位(Bit)等。


編碼器的精度,是指編碼器輸出的信號數據對測量的真實角度的準確度,對應的參數是角分(′)、角秒(″)。

分辨率:線(line),就是編碼器的碼盤的光學刻線,如果編碼器是直接方波輸出的,它就是每轉脈沖數(PPR)了(圖1), 但如果是正余弦(sin/cos)信號輸出的,是可以通過信號模擬量變化電子細分,獲得更多的方波脈沖PPR輸出(圖2),編碼器的方波輸出有A相與B 相,A相與B相差1/4個脈沖周期,通過上升沿與下降沿的判斷,就可以獲得1/4脈沖周期的變化步距(4倍頻),這就是最小測量步距(Step)了,所以,嚴格地講,最小測量步距就是編碼器的分辨率。
例如,德國海德漢的ROD426的3600線編碼器,方波輸出,就是3600ppr,脈沖周期0.1度,通過A相B相4倍頻后,可獲得 0.025度的測量步距;而其海德漢提供的精度參數為18角秒(0.005度)。 分辨率數值大于精度數值。
如果是德國海德漢的 ROD486的3600線的正余弦信號輸出,可進行25倍的電子細分,獲得90000的脈沖(ppr),0.004度的脈沖周期,通過A/B相的四倍頻,可獲得0.001度最小測量步距的分辨率,而海德漢提供的原始編碼器的精度還是18角秒(0.005度),(不含細分誤差)。 分辨率數值小于精度數值。
在以通訊數據輸出型的編碼器或絕對值編碼器,其輸出的分辨率是以多少“位”來表達,即2的冪次方的圓周分割度。

編碼器分辨率
編碼器分辨率


所以,旋轉編碼器的分辨率可以用“線line",每轉脈沖數PPR,或“步距Step”分別來表述。用線來表述,可能還可以再細分的,而有一些“17位”的編碼器,實際是針對步距的,已經細分好了的。 一個3600線的編碼器,分辨率也完全有可能優于一個“17位”的已經細分好的編碼器。

進口編碼器的替換(一) 增量型編碼器,絕對式編碼器

國內很多用戶有用進口編碼器(encoder)的,這些進口編碼器有些是隨設備進口進來,需要備件維護,有些為設備廠家仿制開發,需尋找相同功能的編碼器,有些是業主或設計院為保證應用可靠性而指定的。然而,進口編碼器普遍價格貴,交貨周期長,進口廠商有些傲慢服務不到位,以及今后長期穩定的供應無法保證,無法維修或維修成本高等等問題。而在實際應用中,由于進口編碼器交貨周期長或服務不到位,造成選型失當,交貨或工程驗收拖延,流水線幾近停產的故事時常有發生。事實上,包括上海精浦機電公司等國內編碼器廠家已經引進了國外技術,開發生產的編碼器,已經可以替代大部分進口編碼器了,包括歐洲的品牌或日韓的品牌,例如增量值編碼器、絕對值編碼器、包括絕對值多圈編碼器等,國內用戶不妨嘗試一下對于進口編碼器的替換,下面我們就來討論一下如何進行替換。

首先,進口編碼器的替換要具備三個基本概念:
一. 功能應用相當的替換
二. 使用可靠性性能的保證
三. 服務的專業性與準確性

先來講講(一).功能應用相當的替換

功能上有5個基本要求:

一. 分辨率相當,前面講過的進口增量值編碼器普遍有 “-500”,“-512”,“-600”,“-1000”,“-1024”,“-2048”等分辨率,尤其是歐洲變頻器大部分用1024線,一般都可以替換;而有些較高分辨率的,目前還有些難度;而絕對值單圈編碼器17位以下,如“8”“10”“12”“13”“16”“bit”等,上海精浦機電都可以提供替換,還有是格雷余碼“180”“360”線等,我們也可以替換;絕對值多圈編碼器1212,1213,(或24bit,25bit,XXX425)等,上海精浦機電公司的產品也大部分可以替換,而且上海精浦機電公司的GA、GM系列編碼器有些還具有內部智能功能,可自動適應12位與13位、24位與 25位,如一個13位的編碼器可同時適用于12位的,25位(1213)多圈的可同時適用于24位(1212)的替換。

二. 工作電壓,這個在進口編碼器的標簽上大部分能夠看得到“Power:xx V”,只要在替換時明確清楚不要弄錯,錯了也許不好用,也許就是燒壞零件了,所以還是蠻重要的。

三. 信號的輸出匹配,增量值的有OC(集電極開路)、RS422(line driver,差分長線驅動,TTL)、推挽式(HTL,push-pull)等,都能找到替換,而絕對值編碼器有并行(Parallel,信號輸出線很多),SSI串行(信號線纜有clock+-,date+-),Canopen、Profibus-DP等總線(信號線纜有A,B等),也都已經可以在上海精浦機電的GM系列絕對值產品系列中找到替換的了。
萬能信號輸出替換:上海精浦機電公司GA、GM系列還提供了一種智能化信號輸出,同時輸出 4—20mA和RS485信號,這兩種信號幾乎可以在所有的PLC或儀表、上位機上找到相應的連接接口,而絕對值編碼器工作的量程和分辨率單圈或多圈,都是可以根據需要設定的。這種編碼器針對用戶不了解進口編碼器輸出情況的,替換進口就比較方便,不需要隨原來的編碼器輸出形式,而是根據實際應用直接使用了。(上海精浦機電有限公司,咨詢電話021-36320991-0998)

四. 編碼器的原理性質,區分是增量值編碼器、絕對值單圈編碼器、絕對值多圈編碼器、特殊類型編碼器?,F在大部分的增量值編碼器已經可以替換(例如用GI60,HA78等),難度不大,而絕對值單圈編碼器17位(17Bit)以下的也都能用GMS412,GAS60替換,絕對值多圈編碼器,28位以下的也都能替換(用GAX60或GMX425替換)。一般進口的編碼器標簽上會有 “-500”,“-512”,“-600”,“-1000”,“-1024”,“-2048”等數字的,大部分是增量值編碼器,上述數字就是輸出脈沖數;而標簽上有“absolute”并有“8”“10”“12”“13”“16”“bit”等字樣的,大部分是單圈編碼器;而標簽上有 “absolute”“multiturn”,并有“1212”“1213”“24”“25”“26” 等字樣的,大部分是多圈絕對值編碼器;或者在歐洲一些品牌里,型號中有“S”的為單圈編碼器,型號中有“M”的為多圈編碼器。(型號中有“I”的,或信號輸出有“A,B,Z”的,為增量值編碼器)

五. 外形的安裝匹配,外形上一個是法蘭的安裝形式,有夾緊法蘭、同步法蘭、軸套型等,可以看我以前的博客或上我們網站www.gemple.cn去了解;第二個是外徑尺寸,現在普遍的是58、 60、65、78、90(mm)等等都能找到替換的,例如進口編碼器型號中XXM58(如AVM58)、(如AC58)、XXS58(如FVS58)、 XXI58(如AVI58)、XXS60、XXM60、XX65(如CE65)、XXX90等,大部分已經可以有國內產品可以替換;第三是軸徑,其實這個好辦—通過聯軸器的孔徑可以調整安裝的。

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