Urs Kafadar discusses encoder properties and their selection for position and speed control applications."> 考虑到传感位置和速度反馈 - 必威betway西

考虑到传感位置和速度反馈

2017年5月09

用户需求说明书Kafadar讨论了编码器属性及其选择位置和速度控制的应用程序。

数字增量编码器的信号。计数状态改变(A和B通道的信号边缘)导致了这位分辨率高于每打开一个编码器计数通道的数量。
数字增量编码器的信号。计数状态改变(A和B通道的信号边缘)导致了这位分辨率高于每打开一个编码器计数通道的数量。

数字增量编码器反馈传感器的选择对于许多应用程序与小型汽车。大多数应用程序的主要任务如果位置控制和速度控制。在速度和位置控制精度的水平可能非常不同,所以应该定义在编码器的选择。速度控制在低速(低于100 rpm)需要一个更好的反馈速度控制在高速(每分钟1000转以上)。

负载直接耦合到电机或机械转换系统。通常情况下,编码器安装在电机轴,但也可以负载本身。转换的机械性能机制会影响编码器选择和齿轮减速和机械需要考虑。

环境条件如温度、振动和电磁干扰也会影响编码器的选择。例如,光学编码器需要防止灰尘。外部磁场磁编码器可能敏感的——包括那些汽车,可能需要屏蔽。

增量编码器的特征参数是矩形脉冲的数量每革命运动。一般来说,有两种渠道提供相同的脉冲数。这两个信号相对移相脉冲长度的四分之一。这种安排使得检测电机旋转的方向,让每脉冲四个独特的国家,或quadcounts。他们代表的实际分辨率四倍脉冲在一个通道的数量。编码器与1000年cpt(计数或脉冲/转)给每把4000个国家或一个名义上的分辨率为360°/ 4000 = 0.09°。

编码器分辨率不同,有许多因素影响的可实现的编码器分辨率——底层物理原理(光学、磁性感应),主要的信号类型(模拟或数字)信号处理(如插值),机械布局等等。

如何准确的编码器吗?
决议-的状态数给出了标称精度,位置在一个错误的一个州而闻名。然而,编码器脉冲长度可能不同由于机械公差(例如,轴跳动,磁极长度等)。旋转电机的脉冲在一个范围可能比其他范围的脉冲短。由于测量位置偏离真正的位置周期性地在一个汽车革命。

最大偏差(峰间)综合非线性(INL)。INL在应用程序需要绝对位置精度是很重要的。可重复性,即总是达到同样的位置对于一个给定的价值——不受INL的影响。可重复性相当信号抖动的问题,通常达不到一个状态。

绝对位置
增量式编码器给位置变化。绝对定位的参考或家庭地位必须首先通过移动机制建立的外部引用。

编码器功能第三个通道与一个每转脉冲。这个索引的边缘通道给引用在一个绝对位置。外部引用的有限精度可以提高通过额外的移动到一个索引通道边缘。然而,指数不是一个频道定位的先决条件。事实上,机器建筑商尽量避免使用索引引用,因为它需要新的校准如果motor-encoder单元必须更换。

一些控制器使用索引通道交叉核对编码器信号并监督编码器每转数。线司机推荐长线条和更好的信号传输质量。定位,线路驱动器可以避免丢失的编码器脉冲。

为每个通道线司机产生反向信号。每一对信号传播在一起,不同的是评估,过滤掉任何电磁干扰信号传输。作为一个副作用,改善信号质量,信号边缘更清晰和司机函数使得信号的传输更远的距离。

定位系统
定位系统所需的定位分辨率的应用程序将决定选择编码器分辨率。一个良好调优的系统可以保持在一个位置编码器状态。因此,quadcounts编码器分辨率应该,至少,对应于最大允许定位错误。根据系统的响应时间,提高编码器的分辨率应该选择为了控制器检测偏差和抵消更快更快。

信号抖动,特别是大型的名义国家宽度编码器相比,降低了精度的实现可重复性。在这方面,直接感知的光学编码器有优势插值磁编码器。直接感应大光学编码器有关绝对精度也有优势。他们的综合非线性(INL)非常小。

提高参考位置的准确性,额外索引通道信号的边缘。
提高参考位置的准确性,额外索引通道信号的边缘。

机械转换
非常高精度定位是难以实现与机械转换和相关联的高分辨率编码器只有意义直接驱动的应用程序。高精度定位通常需要大量的州和绝对精度很高。光学编码器有优势,由于高分辨率和低INL。驱动系统与机械转换,如齿轮迷或铅和球螺丝,不需要编码器分辨率高。编码器安装在电机的分辨率将乘以齿轮减速。同样,与5毫米螺纹螺距温和编码器分辨率为512 quadcounts将导致理论螺母的位置精度约10微米。

绝对编码器
增量式编码器测量位置的变化和要求阅读绝对位置寻的过程。这通常表现在低速,花时间在一些应用程序不可用。在多轴系统导航可能导致碰撞和伤害。在这种情况下,绝对编码器可以作为替代增量模型。

在工业应用中,绝对编码器与串行接口是常用的传输比特流的实际地位。一共只有六行足够供应电压、数据传输和同步的传输时间。

单匝绝对编码器,一轴革命在N步编码。当超过360°旋转编码重复。典型的决议是12位和每革命。在多圈绝对值编码器,革命是另外编码并存储在相同的位流。多圈编码器需要当单匝编码器的测量步骤的数量是不够的,例如时间路径。

速度控制
最高的编码器分辨率要求非常精确的速度控制。编码器分辨率提高准确率要求速度的平方。此外,需要快速度控制回路和高质量惯性有益影响速度稳定。
速度是评价在控制器通过计算状态改变的数量在一个给定的时间间隔。电机的实际速度将假设一组值,并将保持由于机械惯性。

速度控制在高速:编码器的电子元件限制可以处理的最大脉冲频率。在某些情况下,这一限制源于机械因素如不平衡和装配公差。

频率约束的编码器输入控制器方面也应该被考虑。如果需要非常高的速度,应选择相应低编码器分辨率。几个百分点的相对速度变异高速几千rpm对应几个10 rpm绝对精度和很容易实现。

速度控制在低速度:虽然速度评价结果的状态数类型良好的速度控制在高速度,以非常低的速度变得困难。

减少绝对速度变化需要更高的编码器分辨率和速度控制器。想象一下一个编码器5000 cpt上面描述的情况;你得到十倍的反馈。然而,在低速控制回路应该能够反应更快保持绝对速度偏差小。这两个需求增加编码器上的要求。编码器分辨率与绝对速度的平方增加稳定性:一半的允许速度变化需要一个编码器分辨率高四倍。

以非常低的速度,一些控制器可以提供另一种速度评价测量之间的间隔两个国家的解决方案。速度反馈值会更均匀,允许更严厉的和更多的动态控制。

用户需求说明书Kafader培训主管maxon马达。


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