比特为单位的编码器分辨率是什么?旋转编码器的精度和分辨率的影响因素!
绝对值编码器分辨率——无论是旋转的还是线性的——通过为编码器上的每个位置分配一个唯一的值来跟踪轴的位置,因此无论被测量的轴位于何处,都可以确定其确切位置。而且由于每个位置都是唯一标识的,即使编码器已断电并重新启动,这一点也适用 - 无需在通电时重新定位编码器以确定其位置。
对于大多数绝对值旋转编码器,分辨率以位或二进制字的形式定义。编码器盘的圆周上有同心磁道(以及相应数量的传感器——每个磁道一个),每个磁道代表一位分辨率。
要将编码器分辨率位数转换为编码器在轴每转一圈时可以检测到的位置数,只需将数字2提高到位数的幂即可。例如,一个 8 位编码器将能够测量每转轴的 256 个位置 (2的8次幂 ),而一个16位编码器将能够测量每转 65,536 个位置 (2的16次幂 )。
编码器分辨率位
编码器分辨率是指磁盘上的每个同心磁道代表一位分辨率。请注意,从磁盘内部开始的每个磁道的明暗带数量是前一个磁道的两倍。此处显示的编码器有 4 个磁道,因此具有 4 位分辨率,编码器每次旋转可以测量 16 个位置 (2的4次幂 )。
但是,根据编码器分辨率,在测量期间旋转不止一圈怎么办?如上所述的基本类型的绝对旋转编码器被称为单圈编码器,它使用一个码盘。虽然单圈编码器可以在编码器一圈内跟踪轴的位置,但位置值在每一圈中重复,并且编码器无法确定已经完成了多少圈。因此,诸如卷绕和输送等应用(在单一方向上连续移动)或在改变方向之前需要非常长的行程的应用,通常会超过编码器的一圈,因此失去跟踪绝对位置的能力。
另一种类型的绝对值旋转编码器 - 称为多圈编码器 - 不仅可以跟踪一圈内的位置,还可以跟踪编码器的转数,典型设计方案高达4096 圈。多圈编码器有多种变体,包括使用通过齿轮连接的多个磁盘的那些以及使用电子计数器跟踪圈数的那些。对于使用多个齿轮盘的编码器,编码器的总分辨率是所有盘的分辨率之和。因此,具有 10 位分辨率的主磁盘和具有 8 位输出的辅助磁盘的多圈编码器将具有 18 位的总分辨率,并且能够测量 262,144 个唯一位置值 (2的18次幂)。
影响旋转编码器的精度和分辨率的因素:
“精度”和分辨率是衡量旋转编码器质量好坏的重要指标之一。大家都知道,描述物理量的准确程度可以用“精度”表达,精度反应的是测量值与真实值之间的误差,而“分辨率”是用来描述刻度划分的,其反应的是数值读取过程中所能读取的小变化值。在编码器领域,“分辨率”除了与刻线数有关外,还会随着电气信号的改变而改变,它是可调可控的,它可以随着对信号的细分而改变,细分倍数越高,分辨率越小,但是细分倍数越高,引入加大的误差就越大。而精度,更多的偏向于机械方面,一个产品在生产完成的那一刻,它的精度基本已经固定(有些高精度的产品可以对信号进行补偿等来提高测量精度),这个数值是通过检测出来的,它与产品的加工工艺,材料等多方面因素息息相关,我们难以通过计算来得出一个具体的数值作为精度的依据,大多只能在实际使用的过程当中判断出精度的准确与否。
旋转编码器的线数和测量单位确定以后,精度受到这些刻线或者测量单位的宽度和间距的影响,不一致的宽度或者间距会导致脉冲的误差。同时,一些外部因素同样会影响旋转编码器的精度。
旋转编码器
旋转编码器的精度主要取决以下几方面:
1、径向光栅的方向偏差
2、刻线码盘相对轴承的偏心
3、轴承径向偏差
4、与联轴器的连接所造成的误差
对于伺服电机旋转编码器来说,分辨率和精度之间的关系非常混乱。精度主要取决于编码器的制造工艺,通过细分可以提高分辨率,但分辨率高并不意味着编码器就能达到高精度。
对于增量式编码器来说,由于温度引起的刻线和安装表面的扩张同样会影响编码器的精度。均匀宽度和测量间隙是影响增量式编码器精度的关键因素。
旋转增量式编码器的分辨率主要依赖于其编码器的刻线数(增量式编码器)或者使用编码器码盘模式。一般来说,分辨率是一个固定值,一旦编码器被制造出来就没办法再增加刻线数或者编码。但是增量式编码器可以通过信号细分来增加分辨率,例如,方波增量编码器(HTL/TTL)输出增量方波信号,通过每次活动记录分析每个增量通道(信号A)的上升沿和下降沿,可以有效提高两倍的编码器分辨率。这样当我们记录两个通道(信号A和B)的上升沿和下降沿时,我们可以提高四倍的编码器分辨率(4倍频)对于采用sin/cos信号的编码器,相对于方波信号,我们可以通过θ来对电信号进行细分以提供更多更高的分辨率。