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增量編碼器的分辨率、倍頻與細分技術(shù)
更新時間:2013-06-28   點擊次數(shù):3649次
  增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的,有兩個(或4個,以后討論4個光眼的)光眼讀取A,B信號的,刻線的密度決定了這個增量型編碼器的分辨率,也就是可以分辨讀取的zui小變化角度值。代表增量編碼器的分辨率的參數(shù)是PPR,也就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。
  
  增量編碼器的A/B輸出的波形一般有兩種,一種是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信號,一種是緩慢上升與下降,波形類似正弦曲線的Sin/Cos曲線波形信號輸出,A與B相差1/4T周期90度相位,如果A是類正弦Sin曲線,那B就是類余弦Cos曲線。對于方波信號,A,B兩相相差90度相(1/4T),這樣,在0度相位角,90度,180度,270度相位角,這四個位置有上升沿和下降沿,這樣,實際上在1/4T方波周期就可以有角度變化的判斷,這樣1/4的T周期就是zui小測量步距,通過電路對于這些上升沿與下降沿的判斷,可以4倍于PPR讀取角度的變化,這就是方波的四倍頻。這種判斷,也可以用邏輯來做,0代表低,1代表高,A/B兩相在一個周期內(nèi)變化是00,01,11,10。這種判斷不僅可以4倍頻,還可以判斷旋轉(zhuǎn)方向。
  
  嚴格地講,方波zui高只能做4倍頻,雖然有人用時差法可以分的更細,但那基本不是增量編碼器推薦的,更高的分頻要用增量脈沖信號是SIN/COS類正余弦的信號來做,后續(xù)電路可通過讀取波形相位的變化,用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來細分,5倍、10倍、20倍,甚至100倍以上,分好后再以方波波形輸出(PPR)。
  
  分頻的倍數(shù)實際是有限制的,首先,模數(shù)轉(zhuǎn)換有時間響應(yīng)問題,模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的度是一對矛盾,不可能無限細分,分的過細,響應(yīng)與度就有問題;其次,原編碼器的刻線精度,輸出的類正余弦信號本身一致性、波形度是有限的,分的過細,只會把原來碼盤的誤差暴露得更明顯,而帶來誤差。細分做起來容易,但要做好卻很難,其一方面取決于原始碼盤的刻線精度與輸出波形度,另一方面取決于細分電路的響應(yīng)速度與分辨度。例如,德國的工業(yè)編碼器,推薦的*細分是20倍,更高的細分是其推薦的精度更高的角度編碼器,但旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。
  
  一個增量編碼器細分后輸出A/B/Z方波的,還可以再次4倍頻,但是請注意,細分對于編碼器的旋轉(zhuǎn)速度是有要求的,一般都較低。另外,如原始碼盤的刻線精度不高、波形不,或細分電路本身的限制,細分也許會波形嚴重失真,大小步,丟步等,選用及使用時需注意
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