1000线、2500线、17位还是23位,深入理解编码器的分辨率和精度

1000线、2500线、17位还是23位,深入理解编码器的分辨率和精度

“我这个编码器2500线的!” “17位的!”如果是第一次听说这个概念,可能真的不懂。

这跟我在几年前刚接触编码器的过程中,属实不明白老工控人口中的这些简单直白的术语。很正常哈!但是互联网很发达,一查便知!

我们这期就分辨率好好的梳理下。

编码器的种类我们前期基本上就编码器的类型和内部结构原理有深入的介绍:

绝对式编码器还是增量式编码器(Absolute encoders vs. incremental encoders)

知道吗?编码器技术除了光编、磁编,还有...

这里简单回顾下:

图片例如,上述光电式增量编码器,A/B信号的产生主要靠的是码盘上面的黑白的间隔,这里就把它称为“线(Lines)”。旋转一圈360°,对应接收到的信号就是A、B矩形方波,线条数目越多,每一条线的间距越小,实际上这里就是“分辨率”!

那么绝对式的编码器呢?

它的码盘,和增量式显著不同,每一次光源透过码盘,对应的信号包含了N条道的信息。

上图类似这种“跑道”,最终得到码盘上的信息展开如下图:

如果把黑色区域代表为0,白色透过区域代表为1。那么,每一次位置可以用二进制表示。例如:2#1001,那么它代表的是编码器上的某一个确定位置,所以这也是为什么它能够成为绝对式编码器的核心原理。

那上述“跑道”的数量,就对应于二进制的位的数量,例如,“跑道”有17条,相当于17个运动员可以赛跑,17个运动员组合成二进制数,总共多少种可能呢?

从2#00000000000000000到2#11111111111111111,共计2¹⁷种可能,也对应一圈2¹⁷个绝对位置,那么这个2¹⁷就是绝对式编码器的分辨率。

所以,绝对式编码器的分辨率通常就是靠位数(Bits)来表示。一个n位的绝对编码器可以将一圈(360°)划分为 2^n 个唯一的位置。例如:

12位编码器: 4096 (2¹²) 个位置/转。16位编码器: 65,536 (2¹⁶) 个位置/转。17位编码器: 131,072 (2¹⁷) 个位置/转。20位编码器: 1,048,576 (2²⁰) 个位置/转。小结

对于增量式编码器,分辨率一般以下几种方式:

脉冲/转 (PPR): 每旋转一圈输出的脉冲总数(A/B相脉冲之和)。这是最常见的表示方式之一。例如,一个1000 PPR的编码器每转输出1000个脉冲(每相500个)。线数 (Lines): 通常等同于PPR。指码盘上的明暗刻线总数。

周期/转 (CPR): 通常指一个完整的A/B正交周期(包含4个边沿)的数量。CPR = PPR / 4。一个1000 PPR的编码器有250 CPR。

每转计数 (Counts per Revolution - CPR): 注意! 这个词容易混淆。有时CPR等同于PPR(每转脉冲数),有时它指的是经过电子细分或正交解码后的实际可分辨位置数(即 PPR * 4)。务必查看制造商的具体定义! 对于正交增量编码器,最常见的可分辨位置数是 PPR * 4(因为控制器可以计数A相和B相的上升沿和下降沿)。

对于绝对式编码器,分辨率表达方式:

位数 (Bits): 这是最直接的表示方式。一个n位的绝对编码器可以将一圈(360°)划分为 2^n 个唯一的位置。角度/步: 有时直接给出每个位置对应的角度(例如 0.088° 对应于一个 4096 位置的编码器: 360° / 4096 ≈ 0.088°)。关于分辨率 vs. 精度 (Resolution vs. Accuracy),我们简单说:

分辨率: 是编码器理论上能区分的最小变化量。它告诉你测量尺子上的最小刻度有多细。

精度: 是指编码器的实际输出值与真实物理位置之间的偏差。它告诉你尺子上的刻度标得有多准。一个高分辨率的编码器如果精度差,其读数虽然变化很精细,但可能离真实位置很远。两者都是重要指标,但含义不同。参考链接:

https://www.quantumdev.com/resource-library/incremental-encoder-basics/https://www.emcoprecima.com/blog/how-does-an-incremental-encoder-work-explained-in-simple-terms/绝对式编码器还是增量式编码器(Absolute encoders vs. incremental encoders)

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