编码器型号伺服编码器该怎么选型？先看看分辨率和精度！

引导阅读

众所周知，伺服控制系统需要配备速度反馈和位置反馈的编码器。选择编码器时，不仅要考虑编码器类型，还要考虑编码器接口、分辨率、精度、保护级别等。以满足用户的控制要求。特别是编码器的分辨率和精度与运动控制密切相关。今天我们就来说说伺服编码器的分辨率和精度。

1.决心

分辨率是指编码器各计数单元之间的距离，是编码器能测量的最小距离。

对于旋转编码器，分辨率通常定义为编码器旋转一周测量的单位或脉冲(例如PPR)。对于线性编码器，分辨率通常定义为两个量化单位之间的距离，给定的单位通常是微米(微米)或纳米(纳米)。

绝对值编码器的分辨率一般定义为位，因为绝对值编码器的输出是基于编码器实际位置的二进制“字”。一位是二进制单位，例如，16位等于216，或65536。因此，16位编码器每圈提供65536个量化单位。

2.准确

准确度用于测量正常条件下实际值和设定值之间的可重复平均偏差。对于旋转编码器，一般定义为角秒或角分，而对于线性编码器，精度一般为微米。

需要注意的一点是，高分辨率并不意味着高精度。例如，两个精度相同的旋转编码器，一个分辨率为3600 PPR，另一个分辨率为10000 PPR。低分辨率编码器(3600 PPR)可以提供0.1的测量距离，而高分辨率编码器可以提供更小的测量距离，但它们的精度相同。高分辨率编码器只能将0.1缩小到更小的增量距离。

编码器分辨率和精度是两个独立的概念。如上图所示，两个编码器分辨率相同(24PPR)，但精度不同。

当我们讨论精度时，我们通常会涉及另一个编码器性能指标——“重复性”。精度是指测量值与真值的接近程度，不与标准进行比较，精度就无从谈起。“可重复性”是指在不改变外部状态的情况下，再现同一结果的能力。

在某些情况下，“重复性”可能比准确性更重要。这是因为如果系统是可重复的，误差可以通过补偿来消除。一般来说，编码器的重复性定义为编码器精度的倍数，往往是编码器精度的5到10倍。

让我们通过一张图片来看看这三者之间的关系:

我们平时讨论精度的时候，往往把“精度”和“重复性”结合起来。我们往往认为精确更倾向于用“真实”来表达。当我们讨论精度时，我们经常提到“高精度、高重复性”。

3.影响编码器分辨率的因素

编码器的分辨率取决于其编码器(增量编码器)的划线数量或编码器码盘模式(绝对值编码器)。一般来说，分辨率是一个固定值，编码器一旦制造出来，就没有办法增加划线或编码的数量。

然而，增量编码器可以通过信号细分来提高分辨率。例如，方波增量编码器(HTL/TTL)输出增量方波信号。通过每次记录每个增量通道(信号A)的上升沿和下降沿，编码器分辨率可以提高两倍。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，我们可以将编码器分辨率提高四倍(四倍频率)，如下图所示。

对于使用sin/cos信号的编码器，与方波信号相比，我们可以按θ细分电信号，以提供更高的分辨率，如下图所示。

4.影响编码器精度的因素

编码器的线数和测量单位确定后，精度受这些划线或测量单位的宽度和间距的影响，宽度或间距不一致会导致脉冲误差。同时，一些外部因素也会影响编码器的精度。旋转编码器的精度主要取决于以下几个方面:

1)径向光栅的方向偏差

2)十字线相对于轴承的偏心率

3)轴承径向偏差

4)与联轴器连接引起的误差

对于线性编码器来说，编码器的精度还受到温度引起的刻线和安装面膨胀的影响，一致的宽度和测量间隙是影响增量式编码器精度的关键因素。

对于伺服电机编码器来说，分辨率和精度的关系非常混乱。精度主要取决于编码器的制造工艺，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。例如，通过使用sin/cos增量信号，西门子伺服电机编码器可以将其分辨率提高到24位(分辨率1677216)。转换后编码器能描述的最小单位是0.07角秒，但其物理精度只能达到40角秒，分辨率提供的精度远远大于编码器的实际物理精度。