【选型】在伺服控制应用中如何区分编码器的精度与分辨率

2018-04-04 世强
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我们在伺服控制应用中对编码器进行选型的时候,经常把分辨率和精度搞混,导致使用时产生不小的困惑。本文针对分辨率和精度的概念,着重讲下两者的区别,并在使用编码器的时候希望能对研发工程师提供一些有益的帮助。


分辨率和精度

编码器的分辨率,是指编码器可读取并输出的最小角度变化,对应的参数是线(line),指的是编码器的码盘的光学刻线。如果编码器是直接方波输出的,它就是每转脉冲数(PPR)。如果是正余弦(sin/cos)信号输出的,可以通过信号模拟量变化电子细分,获得更多的方波脉冲PPR输出。编码器的方波输出有A相与B相,相差1/4个脉冲周期变化,可以获得1/4脉冲周期的变化步距(4倍频),这就是最小测量步距。严格地讲,最小测量步距就是编码器的分辨率。有时描述编码器分辨率用多少位(bit),就是以最小可分辨步距的2的N次方,例如2048个AB方波脉冲,可经过四倍频,获得相当于8192个分割最小步距,也就是13位。


编码器的精度,是指编码器输出的信号数据对测量的真实角度的准确度,对应的参数是角分(′)、角秒(″)。


伺服编码器的精度偏差有多个部分组成:

首先,是机械轴系安装偏差与编码器单圈圆周的偏差。如果伺服电机有传动启动负载,还有传动误差。当有传动偏差引入,重复精度不再重复。


其次,是多信号周期编码器的单信号偏差、噪音、细分引入的电子误差。


细分无法提高机械轴系安装的精度,也无法提高编码器单圈圆周的精度。细分可以降低多信号周期编码器的电子误差,当细分后的最小步距接近于单信号周期精度范围,细分是可以充分利用信号精度获得更好的伺服动态特性;但是当细分过度后,最小步距已经小于单信号周期偏差范围和噪音范围,再细分将引入更多的噪音使信号紊乱。


精度与分辨率对伺服系统的影响

伺服编码器的精度与伺服控制的位置环有关,分辨率则作用于伺服控制的速度环。在测量系统中,所谓的“瞬时速度”是没有的,只是时间间隔越短,就越接近于“瞬时”,而越接近于“瞬时速度”的控制,“动态特性”与“刚性”控制就越好,高速时的瞬时特征也越就明显。


伺服控制的速度计算要求时间间隔尽量的短,分辨率的提高有益于短时间里取得更多位置变化采样。而越是高阶的求导,时间间隔要越短,采样位置变化要更多。所以高分辨率对于速度环和加速度环的贡献是很明显的。


但是,精度误差在高阶的计算中,也是按级数增加的,当精度误差与采样分辨率的比例达到一定时,在高阶的计算中就急剧上升,如再加上控制的机械响应误差的增加,其反应的就是变化加速度计算的对应电机电流的控制误差,表现为电流控制紊乱,无功热耗,电机发烫等。实际上此时的伺服“动态特性”已经是不平稳的抖动状态了。


伺服控制技术需要充分考虑系统的动态性能、速度的稳定性及系统的刚性,位置编码器的选用是影响驱动控制性能好坏的一个非常重要的因素。特别是位置的分辨率及一个信号周期内的位置误差对系统性能影响非常明显。

 

REP-AVAGO公司的NEMICON绝对值编码器提供了很高的分辨率和较高的精度,如下图。



图1 35AT绝对值编码器


在编码器选型的时候,除了分不清精度和分辨率外,还经常不知道光电编码器和磁编码器有何区别。通常磁编码器结构简单,耐受恶劣环境,但是整体精度不如光电编码器,虽然磁编码器芯片本身都具有高分辨率,一般均有10-16位分辨率。例如MELEXIS单磁铁组成的磁编码器MLX90380,整体精度不会超过9位。单磁体在360度内仅一个信号周期,信号电子细分引入电子偏差大约在1%(7位)。


图2 MLX90380构成的单磁铁磁编码器

 

结论

理想的编码器应综合考量分辨率和精度,选取一款合适的位置编码器。如果您对此有兴趣或仍有问题可以联系世强400-887-3266。

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  • 人民 Lv3. 高级工程师 2018-10-25
    这个好
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步科(Kinco)FD5系列伺服驱动器和伺服电机选型指南(中文)

描述- 上海步科自动化股份有限公司一直专注于工业自动化设备控制核心部件与工业物联网/互联网软硬件的研发、生产、销售以及相关技术服务,并为客户提供设备自动化控制、数字化工厂及工业互联网解决方案,是中国为数不多的机器自动化与工厂智能化解决方案供应商。

型号- SMC130D-0200-20☐☐K-5HSP,FD425,FD425-PF-000,SMC130D-0300-20VAK-5HSP,SMC-G2,SC-06,MOT-008-LL-KC4,SMC130D-0150-20MBK-5HSP,SMC60S-0040-30VAK-5LSU,SMC130D-0200-20☐AK-5HSP,SMC130D-0150-20QBK-5HSP,SMC130D-0300-20☐AK-5HSP,SMC130D-0150-20☐☐K-5HSP,FD425-EF-000,FD425-☐A-000,SMC60S-0020-30VAK-5LSU,SMC130D-0300-20☐☐K-5HSP,SMC60S-0040-30VBK-5LSU,ENCDGF-LL-GU-BT5,SMC130D-0150-20YBK-5HSP,FD625-☐A-000,SMC60S-0020-30VBK-5LSU,SMC130D-0200-20VAK-5HSP,SMC130D-0150-20☐BK-5LSP,SMC130D-0300-20☐BK-5HSP,SMG60S-0020-30MBK-5LSQ,SMG60S-0020-30QBK-5LSQ,SMG60S-0040-30MBK-5LSQ,SMG60S-0040-30QBK-5LSQ,MOT-KC4-B,SMC60S-0020-30☐☐K-5LSU,SMC130D-0100-20VBK-5LSP,SMC130D-0300-20VBK-5HSP,MOTF-005-LL-KC4,SMG60S-0040-30QAK-5LSQ,BRAF-LL-KL,SMC130D-0150-20☐AK-5HSP,FD435-LA-000,FD435-CA-000,SMG60S-0040-30MAK-5LSQ,SMC130D-0150-20YAK-5LSP,SMC130D-0150-20VBK-5LSP,SMC130D-0100-20YAK-5LSP,SMC130D-0100-20☐BK-5LSP,SMG60S-0020-30QAK-5LSQ,SMC80S-0075-30VAK-5LSU,SMG60S-0020-30MAK-5LSQ,FD625,SMC130D-0100-20VAK-5LSP,SMC130D-0150-20MAK-5HSP,SMG 60,SMC130D-0150-20QAK-5LSP,H66L5-04P,FD625-CA-000,ARAF-LL-KQ,SMC130D-0100-20☐AK-5LSP,SMC130D-0300-20MBK-5HSP,FD625-PA-000,MOT-005-LL-KC4-B,SMC130D-0200-20YBK-5LSP,SMC130D-0200-20VBK-5LSP,BRA-LL-KQ,BRA-LL-KL,SMG60S-0020-30☐☐K-5LSQ,SMC60S-0040-30☐☐K-5LSU,SMG系列,SMC60S-0040-30MBK-5LSU,SMG60S-0040-30☐☐K-5LSQ,SMC130D-0150-20VAK-5HSP,SMC 80,SMC80S-0075-30YAK-5LSU,SMG80S-0075-30QAK-5LSQ,SMC80S-0075-30QAK-5LSU,SMG80S-0075-30QBK-5LSQ,SMC80S-0075-30YBK-5LSU,SMG80S-0075-30M☐K-5LSQ,SMC60S-0020-30Q☐K-5LSU,SMG60S-0020-30Q☐K-5LSQ,FD425-EA-000,SMG 80,SMC60S-0040-30Q☐K-5LSU,SMC130D-0100-10MAK-5LSP,SMG60S-0040-30Q☐K-5LSQ,SMC 60系列,FD425-□F-000,SMG 80系列,SMC130D-0150-10MAK-5HSP,SMC80S-0075-30QBK-5LSU,SMC130D-0200-20☐AK-5LSP,SMC130D-0200-20MBK-5HSP,SMC130D-0200-20QBK-5LSP,FD425-LF-000,ENCDG-(4)-GU-BT,SMC-G2系列,SMC 60,SMC130D-0200-20MAK-5HSP,SMC80S-0075-30M☐K-5LSU,SMC130D-0200-20QAK-5LSP,SMC130D-0200-20YAK-5LSP,MOT-005-KC4,SMC130D-0200-20☐BK-5LSP,FD435-☐A-000,SMC60S-0040-30MAK-5LSU,SMC130D-0300-20QAK-5HSP,SMC130D-0300-20YAK-5HSP,SMC130D-0100-20MBK-5LSP,MOT-008-LL-KC4-B,SMC130D-0200-20☐☐K-5LSP,MOTF-005-LL-KL-NS,SMC130D-0100-20QBK-5LSP,MOT-005-LL-KC4,SMC130D-0150-20MBK-5LSP,FD425-LA-000,SMC130D-0150-20QBK-5LSP,SMC,SMG,SMC60S-0020-30M☐K-5LSU,FD3,FD5,SMC130D-0150-20☐☐K-5LSP,SMC130D-0150-20YBK-5LSP,FD425-CA-000,SMC130D-0200-20VAK-5LSP,SMC130D-0100-20☐☐K-5LSP,SMC60S-0020-30YBK-5LSU,SMC60S-0040-30YBK-5LSU,SMC130D-0150-20☐BK-5HSP,SMC130D-0150-20VBK-5HSP,SMC60S-0040-30QBK-5LSU,SMC130D-0300-20YBK-5HSP,SMC130D-0100-20YBK-5LSP,ENCDG-(4)-GU-BT5,SMC60S-0020-30QBK-5LSU,SMC80S-0075-30VBK-5LSU,SMC60S-0020-30MBK-5LSU,SMC60S-0020-30YAK-5LSU,SMC60S-0040-30YAK-5LSU,MOTF-008-LL-KC4,SMC130D-0300-20QBK-5HSP,SMC130D-0150-20YAK-5HSP,SMC130D-0150-20☐AK-5LSP,SMC130D-0300-20MAK-5HSP,SMC60S-0040-30QAK-5LSU,SMC130D-0100-20MAK-5LSP,FD425-PA-000,SMC130D-0100-20QAK-5LSP,FD425-☐F-000,SMC130,SMC60S-0020-30MAK-5LSU,SMC60S-0020-30QAK-5LSU,MOT-005-LL-KQ-NS,BRA-KQ,SMC130D-0200-20☐BK-5HSP,SMC 80系列,FD系列,FD435-EA-000,FD435-PA-000,SMC130D-0150-20QAK-5HSP,SMC130D-0150-20VAK-5LSP,SMC130D-0150-20MAK-5LSP,SMC130D-0200-20YBK-5HSP,SMC130D-0200-20VBK-5HSP,SMG 60系列,SMC系列,BAT-FD5,MOT-005-LL-KL-NS,SMC130系列,FD625-EA-000,SMC80S-0075-30MAK-5LSU,SMG80S-0075-30MAK-5LSQ,SMG60S-0020-30M☐K-5LSQ,ENCDG-LL-GC0,SMG80S-0075-30Q☐K-5LSQ,SMC130D-0200-20QAK-5HSP,SMC60S-0040-30M☐K-5LSU,SMG60S-0040-30M☐K-5LSQ,SMG80S-0075-30MBK-5LSQ,SMC80S-0075-30☐☐K-5LSU,SMC130D-0200-20MBK-5LSP,ENCDG-LL-GCO,SMC130D-0200-20QBK-5HSP,FD435,SMC80S-0075-30MBK-5LSU,SMG80S-0075-30☐☐K-5LSQ,FD425-CF-000,HF01817TK,ENCDG-LL-GQ,FD625-LA-000,SMC130D-0200-20YAK-5HSP,HFO2106TK,SMC80S-0075-30Q☐K-5LSU,SMC130D-0200-20MAK-5LSP,FD5系列,BRA-KL,ENCDG-LL-GU

选型指南  -  步科  - 2307 PDF 中文 下载

【应用】NEMICON N33MA绝对值编码器在高精度交互式光纤激光切割机应用,单圈分辨率可达18BIT

普通交互式光纤激光切割机主轴和进给轴采用带增量型编码器伺服电机,高精度交互式光电激光切割机升级设计,采用了REP-AVAGO NEMICON N33MA绝对值编码器的伺服电机,实现X,Y轴重复定位精度0.01mm。

应用方案    发布时间 : 2022-03-26

宜科(ELCO)伺服行业编码器选型指南

描述- 天津宜科自动化股份有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、新能源、物流设备、食品制药、印刷包装、纺织机械、电子制造等诸多领域占据领先地位。

型号- ESY35H,ED48P13T-L5PR-5000.XXXX,ED48,ECY35P,EC50P13T-L5TPR-5000.XXXX,EAC50,E41350185,E41350186,EAM48系列,EAC50系列,EAM48P9T,ESY35P9T-L5PR-2500+08L5.XXXX,EAM48P9T-BN5XPR-16/23.XXXX,ESY48P9T-L5PR-2500+08L5.XXXX,ESY48P,EC50,ESY35P,EACP5013T-BI5XPR-0017.XXXX,EAM48,EAC50P13T

选型指南  -  宜科  - 2024/4/3 PDF 中文 下载

EPS系统高精度方向盘角度传感器、扭矩传感器、磁编码推荐

EPS系统在方向盘位置有转角传感器及扭矩传感器;助力转向电机有编码器传感器等等。车速传感器有凸轮轴、曲轴传感器,车速传感器位于发动机内。方向盘角度传感器MLX90363​结构设计简单;芯片精度高,温漂小;可选用便宜的磁铁;全工SPI通信协议;可通过MCU编程;扭矩传感器MLX90293芯片厚度薄,信噪比高,芯片精度高,满足检测扭矩的微小位置变化。磁编码器MLX90380专门为高速马达位置传感设计。

设计经验    发布时间 : 2018-07-01

编码器选型|瑞普安华高REP-avago高出货量品质编码器,增量型编码器、绝对值编码器、伺服编码器

REP-avago瑞普安华高产品包括REP编码器和Nemicon内密控编码器两大类,提供REP-avago编码器参数选型服务,REP-avago编码器供应服务R,REP-avago编码器资料。包括被大量应用的增量型编码器、绝对值编码器、伺服编码器、实心轴编码器、封装编码器、空心轴编码器、手摇脉冲发生器。

厂牌及品类    发布时间 : 2018-07-02

想要知道真空伺服电机的工作原理吗?看这里

真空伺服电机是一种集成了交流电机和编码器的运动控制驱动器,利用伺服放大器控制,能够控制速度和位置。其工作原理是:当伺服电机旋转时,所带编码器发出对应的运转脉冲,通过脉冲数量与编码器反馈的脉冲数量进行比较,可控制电机的转动,实现..的运动控制与定位。伺服电机系统中的编码器和驱动电机由工厂化集成制造装配,其安装精度可达<0.002mm,同轴精度很高,从而提高了设备的检测精度。

技术探讨    发布时间 : 2024-01-12

Rep-avago(瑞普安华高) 35AT-4Bxx16-9G备用电池多圈绝对值编码器数据手册

型号- 35AT-4B2316-9G050,35AT-4B1716-9G050,35AT-4B2316-9G015,35AT-4BXX16-9G,35AT-4BXX16-9G,35AT-4B1716-9G015

数据手册  -  REP-AVAGO  - Rev.02  - 2016年12月 PDF 英文 下载

SANYO DENKI(山洋电气)SANMOTION R (100,200 VAC)伺服系统产品选型指南

描述- The SANMOTION R series servo systems contribute to the evolution of your devices with a rich product lineup of high-precision servo amplifiers and servo motors.These high-precision and highly reliable systems offer a wide range of products from small to large capacity servo systems.

型号- R2AAB8075F□□,R1AA10150FXR00M,R2AA04003FCRA0M,RS2E03A0AL0,RS3E01A2HLE,R2AA06010FXRA0M,RS3E02A□□,RS3A01A□□,R2AA08075FXR03M,R2AA18750H,R2AA18450HCR00M,R2AA13120BXH00M,R5AA06020F□□,RS3E01A2HL4,RS3A30A0FLE,RS3A30A2HL4,R2AA04003F□□,R1AA13400HXH00M,R1AA13400H,R1AA13400F,RS3□02□□A□□,RS2A03A0BL0,R2AA13120B□□,R2AA18750HCR00M,DD045MB512□00,RS3A03A0FA4,R1AA13300H□□,R2EA04008FCR03M,R5AA08075F□□,RS3E01A0FLE,R2AA18350,RS3A01A0AAC,R1AA2220KVXH00M,R1AA06040FCH03M,RS3A60A□FL□,RS3E01A0FL4,RS3A30A0FL4,RS3A15A□F□□,RS3A10A0AL0,RS2A10A0BA0,RS3A10A0AL2,RS3□60□□A□□,R1AA08075FCH03M,R2AA1811K,R2AA18550H□□,R1AA10100,R1AA10150FCH00M,RS3A10A0ALC,R1AA10150F,R1AA10150H,DS065MC256□00,R2AA22700S,R2EA04003FCR03M,RS3A01A0CLE,R5AA06020H□□,R1AA10250HCH00M,RS3W60A□□,RS3E01A0BAC,R2AA06040FXR03M,DT030M512□00,RS1A05AB,RS1A05AA,R1AA13400,RS3A01A0CL4,R2AA13180HXH00M,RS3A05A0BL2,R2AA06040FCRA0M6,RS3A05A0BL0,RS3E02A0BL2,DD035CC2AN,RS3E02A0BL0,R1AA18750LXR00M,R5AA06020FCR03M,DS025MC128□00,RS3A05A0BLC,R2AA2830KVXH00M,R2AA13180DXR00M,RS3E02A0BLC,RS3□10□□A□□,DS065MC064□00,R1AA13300FXH00M,R1EA04010F□□,RS2A01A0BA0,R1AA10150,R1AA08075,R1AA13300F□□,R1AA13300HCH00M,R2AA13180DCH00M,R1AA08075F□□,R1AA08075FXR03M,RS3A30A2HLE,R5AA08075FXR03M,R1AA06040FXR03M,DS055CC1AN□A□00,R1AA13500FCH00M,RS3□03A□C□□,RS3E01A0BA2,R2AA13120LCH00M,DS055MC512□00,RS3A07A□F□□,R2AA04005F□□,RS3A10A0CL4,R2AA18550RCR00M,R1AA18550HXR00M,R2AA13200D□□,R5AA06040HCR03M,RS3E01A0BA0,RS3A10A0CLE,R1AA06020F□□,RS3E03A0CAE,R2AA18750HXH00M,R2AA06040FXRA0M,R2EA04008FXH03M,R2AA1811KRXR00M,R1□A04010,R2AA10075FCH03M,R2EA04008F□□,RS3□01□□A□□,RS3W60A0FME,SANMOTION R 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【技术】Rep-Avago增量式光电编码器转速测量实现方法详解

光电编码器是一种旋转式位置传感器,在伺服控制系统中用于输出位置信号和转速信号,本文着重介绍增量式光电编码器的转速测量实现方法。Rep-avago光电编码器,大量备货,稳定性好。

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