編碼器分辨率

旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率

分辨率又稱(chēng)位數(shù)、脈沖數(shù)、幾線制（絕對(duì)型編碼器中會(huì)有此稱(chēng)呼），對(duì)于增量型編碼器而言就是軸旋轉(zhuǎn)一圈編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)；對(duì)于絕對(duì)型編碼器來(lái)說(shuō)，則相當(dāng) 于把一圈360°等分成多少份，例如分辨率是256P/R，則等于把一圈360°等分成了256，每旋轉(zhuǎn)1.4°左右輸出一個(gè)碼值。分辨率的單位是P /R。

編碼器的分辨率與編碼器的精度

       關(guān)于傳感器的分辨率與精度的理解，可以用我們所用的機(jī)械三指針式手表打這樣一個(gè)比喻：時(shí)針的分辨率是小時(shí)，分針的分辨率是分，秒針的分辨率是秒，眼睛反應(yīng) 快的，通過(guò)秒針在秒間的空格，我們甚至能分辨至約0.3秒，這是三針式機(jī)械指針手表都可以做到的；而精度是什么，就是每個(gè)手表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的準(zhǔn)確性，這是每 個(gè)手表都不同的，或者在使用的不同時(shí)間里都不同的（越走越快的或越走越慢的），大致在1秒至30秒之間。

        同樣的，在旋轉(zhuǎn)編碼器的使用中，分辨率與精度是完全不同的兩個(gè)概念。
編碼器的分辨率，是指編碼器可讀取并輸出的最小角度變化，對(duì)應(yīng)的參數(shù)有：每轉(zhuǎn)刻線數(shù)（line）、每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（PPR）、最小步距（Step）、位 （Bit）等。


編碼器的精度，是指編碼器輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的真實(shí)角度的準(zhǔn)確度，對(duì)應(yīng)的參數(shù)是角分（′）、角秒（″）。

分辨率：線（line），就是編碼器的碼盤(pán)的光學(xué)刻線，如果編碼器是直接方波輸出的，它就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（PPR）了（圖1）, 但如果是正余弦（sin/cos）信號(hào)輸出的，是可以通過(guò)信號(hào)模擬量變化電子細(xì)分，獲得更多的方波脈沖PPR輸出（圖2），編碼器的方波輸出有A相與B 相，A相與B相差1/4個(gè)脈沖周期，通過(guò)上升沿與下降沿的判斷，就可以獲得1/4脈沖周期的變化步距（4倍頻），這就是最小測(cè)量步距（Step）了，所 以，嚴(yán)格地講，最小測(cè)量步距就是編碼器的分辨率。
例如，德國(guó)海德漢的ROD426的3600線編碼器，方波輸出，就是3600ppr，脈沖周期0.1度，通過(guò)A相B相4倍頻后，可獲得 0.025度的測(cè)量步距；而其海德漢提供的精度參數(shù)為18角秒（0.005度）。 分辨率數(shù)值大于精度數(shù)值。
如果是德國(guó)海德漢的 ROD486的3600線的正余弦信號(hào)輸出，可進(jìn)行25倍的電子細(xì)分，獲得90000的脈沖（ppr），0.004度的脈沖周期，通過(guò)A/B相的四倍頻， 可獲得0.001度最小測(cè)量步距的分辨率，而海德漢提供的原始編碼器的精度還是18角秒（0.005度），(不含細(xì)分誤差）。 分辨率數(shù)值小于精度數(shù)值。
在以通訊數(shù)據(jù)輸出型的編碼器或絕對(duì)值編碼器，其輸出的分辨率是以多少“位”來(lái)表達(dá)，即2的冪次方的圓周分割度。


所以，旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率可以用“線ｌｉｎｅ＂，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)ＰＰＲ，或“步距Ｓｔｅｐ”分別來(lái)表述。用線來(lái)表述，可能還可以再細(xì)分的，而有一些“１７位” 的編碼器，實(shí)際是針對(duì)步距的，已經(jīng)細(xì)分好了的。 一個(gè)３６００線的編碼器，分辨率也完全有可能優(yōu)于一個(gè)“１７位”的已經(jīng)細(xì)分好的編碼器。

進(jìn)口編碼器的替換（一） 增量型編碼器，絕對(duì)式編碼器

國(guó)內(nèi)很多用戶(hù)有用進(jìn)口編碼器(encoder)的，這些進(jìn)口編碼器有些是隨設(shè)備進(jìn)口進(jìn)來(lái)，需要備件維護(hù)，有些為設(shè)備廠家仿制開(kāi)發(fā)，需尋找相同功能的編碼 器，有些是業(yè)主或設(shè)計(jì)院為保證應(yīng)用可靠性而指定的。然而，進(jìn)口編碼器普遍價(jià)格貴，交貨周期長(zhǎng)，進(jìn)口廠商有些傲慢服務(wù)不到位，以及今后長(zhǎng)期穩(wěn)定的供應(yīng)無(wú)法保 證，無(wú)法維修或維修成本高等等問(wèn)題。而在實(shí)際應(yīng)用中，由于進(jìn)口編碼器交貨周期長(zhǎng)或服務(wù)不到位，造成選型失當(dāng)，交貨或工程驗(yàn)收拖延，流水線幾近停產(chǎn)的故事時(shí) 常有發(fā)生。事實(shí)上，包括上海精浦機(jī)電公司等國(guó)內(nèi)編碼器廠家已經(jīng)引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的編碼器，已經(jīng)可以替代大部分進(jìn)口編碼器了，包括歐洲的品牌或日韓 的品牌，例如增量值編碼器、絕對(duì)值編碼器、包括絕對(duì)值多圈編碼器等，國(guó)內(nèi)用戶(hù)不妨嘗試一下對(duì)于進(jìn)口編碼器的替換，下面我們就來(lái)討論一下如何進(jìn)行替換。

首先，進(jìn)口編碼器的替換要具備三個(gè)基本概念：
一． 功能應(yīng)用相當(dāng)?shù)奶鎿Q
二． 使用可靠性性能的保證
三． 服務(wù)的專(zhuān)業(yè)性與準(zhǔn)確性

先來(lái)講講（一）.功能應(yīng)用相當(dāng)?shù)奶鎿Q

功能上有5個(gè)基本要求：

一． 分辨率相當(dāng)，前面講過(guò)的進(jìn)口增量值編碼器普遍有 “-500”，“-512”，“-600”，“-1000”，“-1024”，“-2048”等分辨率，尤其是歐洲變頻器大部分用1024線，一般都可以 替換；而有些較高分辨率的，目前還有些難度；而絕對(duì)值單圈編碼器17位以下，如“8”“10”“12”“13”“16”“bit”等，上海精浦機(jī)電都可以 提供替換，還有是格雷余碼“180”“360”線等，我們也可以替換；絕對(duì)值多圈編碼器1212，1213，（或24bit，25bit，XXX425） 等，上海精浦機(jī)電公司的產(chǎn)品也大部分可以替換，而且上海精浦機(jī)電公司的GA、GM系列編碼器有些還具有內(nèi)部智能功能，可自動(dòng)適應(yīng)12位與13位、24位與 25位，如一個(gè)13位的編碼器可同時(shí)適用于12位的，25位（1213）多圈的可同時(shí)適用于24位（1212）的替換。

二． 工作電壓，這個(gè)在進(jìn)口編碼器的標(biāo)簽上大部分能夠看得到“Power：xx V”，只要在替換時(shí)明確清楚不要弄錯(cuò)，錯(cuò)了也許不好用，也許就是燒壞零件了，所以還是蠻重要的。

三． 信號(hào)的輸出匹配，增量值的有OC（集電極開(kāi)路）、RS422(line driver，差分長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)，TTL)、推挽式（HTL,push-pull）等，都能找到替換，而絕對(duì)值編碼器有并行（Parallel，信號(hào)輸出線很 多），SSI串行（信號(hào)線纜有clock+-,date+-），Canopen、Profibus-DP等總線（信號(hào)線纜有A,B等），也都已經(jīng)可以在上 海精浦機(jī)電的GM系列絕對(duì)值產(chǎn)品系列中找到替換的了。
萬(wàn)能信號(hào)輸出替換:上海精浦機(jī)電公司GA、GM系列還提供了一種智能化信號(hào)輸出，同時(shí)輸出 4—20mA和RS485信號(hào)，這兩種信號(hào)幾乎可以在所有的PLC或儀表、上位機(jī)上找到相應(yīng)的連接接口，而絕對(duì)值編碼器工作的量程和分辨率單圈或多圈，都 是可以根據(jù)需要設(shè)定的。這種編碼器針對(duì)用戶(hù)不了解進(jìn)口編碼器輸出情況的，替換進(jìn)口就比較方便,不需要隨原來(lái)的編碼器輸出形式，而是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用直接使用 了。（上海精浦機(jī)電有限公司，咨詢(xún)電話021-36320991-0998）

四． 編碼器的原理性質(zhì)，區(qū)分是增量值編碼器、絕對(duì)值單圈編碼器、絕對(duì)值多圈編碼器、特殊類(lèi)型編碼器?，F(xiàn)在大部分的增量值編碼器已經(jīng)可以替換（例如用 GI60，HA78等），難度不大，而絕對(duì)值單圈編碼器17位（17Bit）以下的也都能用GMS412，GAS60替換，絕對(duì)值多圈編碼器，28位以下 的也都能替換（用GAX60或GMX425替換）。一般進(jìn)口的編碼器標(biāo)簽上會(huì)有 “-500”，“-512”，“-600”，“-1000”，“-1024”，“-2048”等數(shù)字的，大部分是增量值編碼器，上述數(shù)字就是輸出脈沖數(shù)； 而標(biāo)簽上有“absolute”并有“8”“10”“12”“13”“16”“bit”等字樣的，大部分是單圈編碼器；而標(biāo)簽上有 “absolute”“multiturn”，并有“1212”“1213”“24”“25”“26” 等字樣的，大部分是多圈絕對(duì)值編碼器；或者在歐洲一些品牌里，型號(hào)中有“S”的為單圈編碼器，型號(hào)中有“M”的為多圈編碼器。（型號(hào)中有“I”的，或信號(hào) 輸出有“A,B,Z”的，為增量值編碼器）

五． 外形的安裝匹配，外形上一個(gè)是法蘭的安裝形式，有夾緊法蘭、同步法蘭、軸套型等，可以看我以前的博客或上我們網(wǎng)站www.gemple.cn去了解；第二 個(gè)是外徑尺寸，現(xiàn)在普遍的是58、 60、65、78、90（mm）等等都能找到替換的，例如進(jìn)口編碼器型號(hào)中XXM58(如AVM58)、(如AC58)、XXS58（如FVS58）、 XXI58（如AVI58）、XXS60、XXM60、XX65(如CE65)、XXX90等，大部分已經(jīng)可以有國(guó)內(nèi)產(chǎn)品可以替換；第三是軸徑，其實(shí)這個(gè) 好辦—通過(guò)聯(lián)軸器的孔徑可以調(diào)整安裝的。