Hengstler編碼器是如何進(jìn)行速度測(cè)量的？

Hengstler編碼器在生產(chǎn)生活中一般應(yīng)用于角度測(cè)量或直線距離測(cè)量，但它也可用于執(zhí)行轉(zhuǎn)速或線速度測(cè)量。這是因?yàn)榫幋a器的脈沖頻率與其旋轉(zhuǎn)速度之間存在線性關(guān)系。當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)得更快時(shí)，脈沖頻率便以相同的速率增加。



對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量，可以將增量式編碼器安裝在電機(jī)上，用編碼器的軸連接電機(jī)的軸或者與之連接的絲桿上，電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)同時(shí)編碼器測(cè)量出旋轉(zhuǎn)信號(hào)。通過(guò)這個(gè)旋轉(zhuǎn)信號(hào)可以計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，把旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線信號(hào)能計(jì)算出平移速度以及位置信息，然后用控制器對(duì)編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)，最后通過(guò)特定的方法計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

Hengstler編碼器速度可以通過(guò)兩種方法中的任何一種來(lái)確定：脈沖計(jì)數(shù)或脈沖計(jì)時(shí)。 

編碼器的編碼方式：正交編碼

增量式編碼器通常在兩個(gè)通道上輸出信號(hào)-通常稱為“A”和“B”兩個(gè)相位之間偏移90度。旋轉(zhuǎn)的方向可以由哪個(gè)通道在前來(lái)確定。通常情況下，如果通道A在前，則方向取為順時(shí)針，如果通道B在前，則方向?yàn)槟鏁r(shí)針。正交輸出還允許通過(guò)使用X2或X4解碼技術(shù)來(lái)增加編碼器的分辨率。使用X2解碼時(shí)，通道A的上升沿和下降沿都會(huì)被計(jì)數(shù)，每轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)加倍，因此亨士樂(lè)編碼器的分辨率翻倍。使用X4解碼，通道A和B的上升沿河下降沿都會(huì)被計(jì)數(shù)，從而將分辨率提高四倍。

6.1.jpg 

X4編碼，通道A和B的上升沿和下降沿都被計(jì)數(shù)

編碼器的計(jì)數(shù)方式：脈沖計(jì)數(shù)

脈沖計(jì)數(shù)使用采樣周期（t）和采樣周期內(nèi)計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)（n）來(lái)確定一個(gè)脈沖（t/n）的平均時(shí)間。知道編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)（N），可以計(jì)算出速度。

ω=2πn/Nt

其中：

ω=角速度（rad/s）

n=脈沖數(shù)

t=采樣周期（s）

N=每轉(zhuǎn)脈沖

6.2.jpg 

在低速時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)的分辨率較差，所以這種方法最適用于高速應(yīng)用。

編碼器的脈沖時(shí)間

利用脈沖計(jì)數(shù)法，在一個(gè)編碼器周期（間距或兩個(gè)相鄰的行或窗口之間的間隔）期間計(jì)數(shù)高頻時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)（m）的周期數(shù)除以時(shí)鐘頻率（f）給出編碼器周期的時(shí)間（Hengstler編碼器旋轉(zhuǎn)一個(gè)節(jié)距的時(shí)間）。如果編碼器PPR由N表示，則編碼器的角速度由下式給出：

ω=2πf/Nm

其中：

ω=角速度（rad/s）

f=時(shí)鐘頻率（Hz）

m=時(shí)鐘周期數(shù)

N=每轉(zhuǎn)脈沖

在高速情況下，脈沖時(shí)序（也稱為脈沖頻率）之間的時(shí)間可能太少，無(wú)法精確測(cè)量時(shí)鐘周期，所以此方法最適合低速應(yīng)用。

編碼器進(jìn)行速度測(cè)量的準(zhǔn)確性

編碼器速度測(cè)量的準(zhǔn)確性可能受到各種因素的影響，包括儀器誤差，相位誤差和插值誤差。

儀器誤差包括編碼器中的機(jī)械缺陷和編碼盤(pán)或分劃板上的刻度誤差，例如線或窗口之間的間距變化。與儀器有關(guān)的誤差還包括基板的平直度，傳感器的不精確定位以及Hengstler編碼器和電機(jī)軸之間缺乏同心度。

相位誤差源于脈沖或讀數(shù)之間沒(méi)有信息的事實(shí)。換句話說(shuō)，正交編碼器只讀取一個(gè)或兩個(gè)通道（A和B）上信號(hào)的邊沿，并在這些讀數(shù)之間不傳送信息。相位誤差只是固定的測(cè)量步驟的±1/2或計(jì)數(shù)。

只有在編碼器分辨率超出正交編碼器固有的X4解碼的電子電平時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)插值錯(cuò)誤。插值誤差往往隨著編碼器速度的增加而增加。使用具有更高行數(shù)或更多窗口的編碼器可以減少插值和相位誤差。

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