产品分类

您的位置:首页 > 技术文章 >

技术文章

旋转式编码器在选择合适分辨率的时候需要考虑哪些因素?

时间:2025-10-16 11:57:24 浏览次数:

        旋转编码器的分辨率,通常用“每转脉冲数”来表示,即PPR。选择合适的分辨率是平衡性能、成本和系统能力的关键。以下是选择旋转式编码器分辨率时需要考虑的主要因素,可以分为几个层面:

 

  一、核心应用需求

       这是最根本的出发点。

1、控制精度要求

       精确定位: 如果你的应用需要精确停止在某个特定角度(例如机器人臂的关节、自动化设备中的夹具),你需要更高的分辨率。分辨率越高,每个脉冲对应的角度越小,定位就越精确。

       角度计算: 单圈分辨率 = 360° / PPR。例如,100 PPR的编码器,每个脉冲对应3.6°;1000 PPR的编码器,每个脉冲对应0.36°。你需要根据系统允许的最大角度误差来选择。

       速度测量: 对于速度控制(例如电机调速),分辨率会影响速度检测的实时性和平滑性。分辨率越高,在低速时越能检测到微小的速度变化,速度反馈也更平稳。但过高的分辨率在高速时会对控制器造成负担。

2、速度范围

       低速应用: 在低速下,高分辨率非常有益,可以平滑控制,避免“步进”感,并精确测量低转速。

       高速应用: 这是高分辨率的一个主要限制因素。分辨率(PPR)乘以最高转速(RPS)就等于编码器输出的脉冲频率。你必须确保:

       你的控制器(PLC、单片机、运动控制卡)能够处理这个频率的输入。 如果脉冲频率超过控制器的最大计数频率,就会丢失脉冲,导致数据错误。

       编码器本身的电气接口有足够的响应频率。 例如,某些集电极开路输出的编码器频率上限较低。

二、机械与系统因素

1、机械传动比

        如果编码器不是直接安装在电机轴上,而是通过减速器、皮带、丝杠等传动,你需要计算最终负载端的等效分辨率。

        公式: 负载端等效分辨率 = 编码器PPR × 减速比

        例如: 一个100 PPR的编码器,连接到一个10:1的减速器上,那么从负载端看,每转一圈编码器会产生 100 × 10 = 1000 个脉冲,大大提高了系统分辨率。在这种情况下,你可能不需要选择本身PPR非常高的编码器。

2、系统抗抖动与噪声

       在振动较大或电气噪声较强的环境中,过高的分辨率可能会成为一个问题。机械振动可能导致编码器产生微小的、非预期的振荡,从而产生额外的脉冲,被控制器误认为是运动信号。这时,需要一定的软件滤波或硬件去抖,或者适当降低分辨率要求。

三、电气与信号处理

1、控制器能力

       最大计数频率: 如前所述,这是硬性限制。务必查阅控制器手册。

接口类型:

       单端输出(A, B): 只使用A、B两相,分辨率就是PPR。

       差分输出(A, A-, B, B-): 抗干扰能力更强,但分辨率仍是PPR。

       正交解码: 绝大多数控制器会对A、B两相进行4倍频(在A、B相的每个上升沿和下降沿都计数)。这是最常见的情况。

       有效分辨率 = 4 × PPR

       例如: 一个100 PPR的编码器,经过4倍频后,每转产生400个计数,每个计数对应0.9°。在选择时,一定要以这个“有效分辨率”作为计算依据。

       处理能力: 高分辨率意味着中断更频繁,CPU需要处理更多的计数任务,这会占用宝贵的计算资源。

2、电源与输出类型

       集电极开路输出: 频率通常较低(几十kHz),适合低速和短距离传输。

       推挽输出 / 线驱动输出: 频率高(可达几百kHz甚至MHz),抗干扰能力强,适合高速和长距离传输。选择高分辨率时,通常需要这类输出。

四、成本与供货

1、成本

       通常,在相同技术和品牌下,分辨率越高的编码器价格越贵。

       需要权衡:是选择一个极高分辨率的昂贵编码器,还是通过机械减速比和一个中等分辨率的编码器来达到同样的效果?后者可能更具成本效益。

2、绝对编码器 vs 增量编码器

       增量式编码器: 我们上面讨论的都是增量式编码器。它需要上电后寻零,分辨率就是PPR。

       绝对式编码器: 它的“分辨率”通常用“位”来表示(如12位, 16位)。例如,12位绝对编码器每圈有 2^12 = 4096个唯一位置。它无需寻零,断电后能记住位置。在选择时,除了考虑位置数(相当于分辨率),还要考虑多圈能力。绝对编码器成本远高于增量式。

       简单来说,选择分辨率就是在“精度/平滑性”和“系统速度/成本/稳定性”之间找到一个最佳平衡点。 避免“唯高分辨率论”,合适的就是最好的。更多有关于编码器的相关技术问题可以持续关注我们的网站或者来电咨询,中山柏帝机电GUBOA编码器工程师竭诚为您服务。

友情链接:

在线客服
返回顶部