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怎樣判斷旋轉編碼器質量好壞?
越來越多的產品中運用了旋轉編碼器的設計,設計師們在選用旋轉編碼器時會挑選性價比高的編碼器,那么問題來了,判斷旋轉編碼器質量好壞都要參考哪些呢?
一、旋轉編碼器分辨率
旋轉編碼器分辨率是指編碼器能夠分辨的最小位置變化(步數),其大小取決于所使用的感應元件。通常來說,采用細分的方式可提高編碼器的分辨率,但細分卻會增加信號噪聲。旋轉編碼器的分辨率通常以軸每旋轉一周的信號輸出變化(步數),或者,線性編碼器以每毫米距離對應的信號輸出變化(步數)來表示。如果步數是2的指數倍,則分辨率通常以“位”的形式表示。分辨率對于速度(或加速度)計算是一個非常重要的因素。
分辨率,例如:262144步=18位=5角秒
二、旋轉編碼器可重復性
旋轉編碼器的可重復性是指編碼器在給定位置連續(xù)測量五次輸出的最大偏差。一般來說,可重復性指示了位置信號隨時間的隨機變化值。這些變化值通常是由編碼器電信號噪聲所導致。通過信號處理可降低噪聲,但這也會減小編碼器輸出的帶寬。
可重復性,例如:+/-7.2角秒
三、旋轉編碼器精度
旋轉編碼器精度由傳感器的基本誤差極限和影響量(如溫度變化、濕度變化、電源波動、頻率改變等)引起的改變量極限確定。編碼器的精度確定了位置輸出的系統(tǒng)總測量誤差。測量誤差通常包括多種因素造成的系統(tǒng)偏差,如非線性、遲滯或對工作環(huán)境(如溫度、振動)的交叉敏感度等。通過線性化處理可部分或完全糾正系統(tǒng)誤差。編碼器的精度通常以角度或距離表示。如果對應的步數是2的指數倍,則精度通常以“位數”的形式表示。注:“位數”是2的指數。
精度,例如:14位=120角秒
編碼器的分辨率、精度和可重復性之間的關系,如下圖給以了最好的說明.
四、旋轉編碼器非線性誤差
將編碼器的輸入、輸出(測量、結果)分別作為直角坐標系的縱軸、橫軸,選擇適合的坐標軸,并將理想的輸入輸出對應點標入坐標,可以得到一條理想輸入輸出關系曲線。將實際的輸入輸出對應點標入坐標,可以得到一條實際輸入輸出關系曲線。最理想的情況下這兩條曲線應該重合,實際上是不可能做到的,這時兩條曲線之間的距離就是誤差。如果這兩條曲線形狀完全一致,但不重合,例如一條曲線相當于另一條的平移或直線的斜率相同,這時的誤差就是線性的,否則誤差就是非線性誤差。
非線性誤差對于高分辨率的光學編碼器在運動反饋的應用來說,會產生兩種影響:
積分非線性 (INL) ,是指由位置誤差導致的非線性誤差總和。通常來說,積分非線性由誤差范圍的低次諧波定義,因為輸出頻譜的低頻被用于定位。在要求高精度的直驅應用中,如印刷或掃描機械中,必須考慮積分非線性。
微分非線性 (DNL) , 是指由速度波動導致的非線性誤差總和。通常來說,微分非線性由誤差范圍的高次諧波定義。該非線性會影響到速度測量(因為速度是編碼器位置輸出的微分計算結果),因此具有高通特性。微分非線性 (DNL) 不會對定位精度產生太大的影響。誤差的高次諧波與速度反饋環(huán)相關,然而,由于電機反饋系統(tǒng)要求實現快速的時間響應,所以系統(tǒng)通常不會過濾這些高次諧波。除了高精度以外,分辨率對于速度波動也具有關鍵作用,因為更高的分辨率可以幫助系統(tǒng)降低波動的大小。
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