增量编码器码盘由许多光栅刻线组成,有两个(或四个,以后讨论四个光眼)光眼读取A,B对于信号,刻线的密度决定了增量编码器分辨率,即可以识别读取的最小变化角增量编码器分辨率的参数是PPR,也就是每转脉冲数,比如每圈刻线360线,A,B每圈输出360个脉冲,分辨率参数为360PPR。

那么这个编码器最小角度的变化是多少呢?是1度吗?

增量编码器A/B输出波形一般有两种,一种是方波信号陡直上升和陡直下降,另一种是缓慢上升和下降。波形类似于正弦曲线Sin/Cos曲线波形信号输出,A与B相差1/4T周期为90度相位,如果A是类正弦Sin曲线,B是类余弦Cos曲线。

增量编码器的分辨率、倍频与细分(图1).jpg

对于方波信号,A,B相差90度T),这样,在0度相位角、90度、180度、270度相位角中,这四个位置都有上下沿,这样,实际上是1/4T方波周期可以判断角度变化,因此四分之一的T周期是最小测量步距。通过电路判断这些上下沿,可以是四倍以上PPR读取角度的变化是方波的四倍频率。这种判断,也可以用逻辑来做,0代表低,1代表高,A/B两相在一个周期内变化为00、01、11、10。这种判断不仅可以是4倍的频率,还可以判断旋转方向。

因此,方波信号的最小分辨角度=360度/(4xPPR)。

前面的问题:方波A/B输出360PPR增量编码器,最小分辨角度=0.25度。

增量编码器的分辨率、倍频与细分(图2)

严格来说,方波最高频率只能是4倍。虽然有些人可以用时差法更详细地划分,但基本上不是增量编码器推荐的。增量脉冲信号用于更高的分频SIN/COS类正余弦的信号可以通过读取波形相位的变化来细分后续电路,分为5倍、10倍、20倍甚至100倍以上。(PPR)。频率分割的倍数实际上是有限的。首先,模数转换存在时间响应问题。模数转换的速度和辨别的准确性是一对矛盾的。不可能无限细分。如果分割太细,响应和准确性就会出现问题;其次,原编码器的刻线精度和输出类正余弦信号的一致性,波形完美度有限,分割太细,只会更明显地暴露原始码盘的误差,带来误差。细分很容易,但很难做好。一方面取决于原始码盘的刻线精度和输出波形的完美性,另一方面取决于细分电路的响应速度和分辨精度。比如德国海德汉的工业编码器,推荐的最佳细分是20倍,更高的细分是推荐的精度更高的角度编码器,但是旋转速度很低。

艾迪科增量编码器

增量编码器细分后输出A/B/Z方波,也可以再次4倍频率,但请注意,细分对编码器的旋转速度有要求,一般较低。此外,如果原始码盘的刻线精度不高,波形不完美,或细分电路本身的限制,细分可能会严重扭曲、大小步、丢失步骤等,应注意选择和使用。

前面的问题:正余弦A/B输出360PPR增量编码器的最小分辨角度可能是0.01度(如果是25倍分频,并且保证了原始码盘的精度)。

一些增量编码器,其原始刻线可以是2048线(21次方,11位),通过16倍(4位)细分,得到15位PPR,再次4倍频(2位)(Bit)这是一些日本编码器的17位高位数编码器的分辨率,它一般用位,Bit来表达分辨率。当这种日本编码器速度更快时,内部仍然需要使用未细分的低位信号来处理输出,否则响应就跟不上,所以不要被它的17位迷惑。