什么是正余弦编码器?与增量编码器的区别?

什么是正余弦编码器?

电梯正余弦增量编码器ERN1387        正弦编码器在设计和功能上类似于增量编码器。这两种设备都可以测量旋转或线性位置变化和方向,并且都可以使用光学或磁性传感技术。

       两者之间的主要区别在于,正弦编码器以 1 伏峰峰值 (1Vpp)模拟正弦波(通常称为“A”和“B”)的形式提供位置和方向信息。另一方面,增量编码器以一对正交数字方波的形式提供位置和方向信息。 输出波形的这种差异使正弦编码器能够提供比增量编码器更高的分辨率。

      当两个正弦波正交时,一个实际上是余弦。这就是为什么正弦编码器也被称为“正余弦”编码器的原因。

来自正弦编码器(顶部)与增量编码器(底部)的信号。

      增量编码器和正弦编码器都可以使用 X4 编码将分辨率提高四倍。对于正弦编码器,这是通过计算每个周期的波形过零次数来完成的。对于增量编码器,这需要计算每个周期的两个方波的上升沿和下降沿。但是因为正弦编码器的模拟正弦波是连续的——而不是像增量编码器的数字方波那样的阶跃函数——信号本身可以被分解或内插成非常精细的计数,以提供极高的位置分辨率。

      为了减轻噪声的影响,正弦编码器可以使用一种称为差分信号的技术,其中两个互补信号在每个通道上传输。该技术也用于减轻增量编码器中的噪声,尽管正弦编码器的模拟信号比增量版本的数字信号更容易受到噪声的影响。

弦编码器产生的模拟信号对噪声很敏感,但互补信号(Sin-、Cos- 和 Ref-)
    可以提供一些对共模噪声的免疫力。

       这些互补信号(通常称为“A-”、“B-”和“R-”)与主信号相同,但具有 180 度相移。因为信号上的任何噪声都是相同的(称为“共模”噪声),所以取两个信号的差值可以消除噪声但保留信号波形。

增量还是绝对?

       与增量编码器一样,正弦编码器输出可以包括参考信号——通常称为“R”或“Z”。参考信号的幅度略低于 A 和 B 信号,并且其峰值仅在编码器每转一圈时出现一次。一些制造商将带有参考信号的正弦编码器吹捧为“绝对”编码器,但实际上,它们只能提供一转轴内的绝对位置信息。然而,参考信号在启动期间是有益的,在某些情况下,用于换向目的。

高分辨率实现更好的伺服控制

      正弦编码器通常用于伺服电机,较高的反馈分辨率有利于位置和速度控制回路。在速度环中,高分辨率改善了速度控制,并允许在噪声较低的控制环中使用更高的增益。更高的增益还提供更好的系统刚度和更好的抗干扰性。在位置环中,较高的反馈分辨率可提供更好的可重复性并降低噪声。

      正弦编码器应用的一个限制是编码器输出的频率与接收电子设备可以处理的带宽之间的关系。输出频率由编码器的线数和机械速度决定,当线数非常高的正弦编码器高速运行时,编码器的输出频率可能会超过驱动器或控制器可以处理的带宽。

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