各种编码器校正方式

1、增量编码器的相位对齐模式

在本讨论中，增量编码器的输出信号为方波信号，可分为带换相信号的增量编码器和普通增量编码器。普通增量编码器具有两相正交方波脉冲输出信号A和B，零位信号Z;带换相信号的增量编码器除了带换相信号的增量编码器外，ABZ除输出信号外，还具有120度电子换相信号UVW，UVW每个周期的数量与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量编码器UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或电角相位之间的对齐方法如下：

1.用直流电源给电机UV绕组通过小于额定电流的直流电，U入，V将电机轴定向平衡位置；

2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号；

3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；

4.在调整时，观察编码器U信号跳变沿和Z信号，直到Z信号稳定在高电平（默认Z信号正常为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系；

5.来回扭转电机轴，如果电机轴每次自由回复到平衡位置，Z如果信号能稳定在高电平上，则对齐有效。

拆除直流电源后，验证如下：

1.用示波器观察编码器的U相信号和电机UV线反电势波形；

2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿和电机UV线反电势波形由低到高的过零点重叠，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。

上述验证方法也可用作对齐方法。

需要注意的是，此时增量编码器U相信号的相位零点是电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机U的相反电势与电机U的相反电势对齐UV线反电势相差30度后，增量编码器U相信号相位零点与电机U相反电势-30度相位点对齐，电机电角相位与U相反电势波形相位一致，增量编码器U相信号相位零点与电机电角-30度点对齐。

一些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零与电机电角的零直接对齐。为了达到这个目的，可以:

1.将三个电阻相等的电阻连接成星形，然后将星形连接的三个电阻连接到电机上UVW三相绕组引线；

2.用示波器观察电机U相输入与星形电阻之间的中点，近似得到电机U相反的电势波形；

3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或编码器外壳与电机外壳的相对位置；

4.在调整时，观察编码器的U相信号上升边缘和电机U的相反电势波形，最终使上升边缘和零重叠，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。

普通增量编码器没有UVW相位信息，Z信号只能反映一圈中的一个点，没有直接相位对齐的潜力，因此不作为本次讨论的话题。

二、绝对值编码器的相位对齐模式

绝对值编码器的相位对齐绝对值编码器的相位对齐没有太大区别。事实上，它们都是一圈内对齐编码器的检测相位和电机电角的相位。早期的绝对值编码器会用单个引脚给出单圈相位的最高电平。利用该电平的0和1翻转，也可以实现编码器与电机的相位对齐。方法如下：

1.用直流电源给电机UV绕组通过小于额定电流的直流电，U入，V将电机轴定向平衡位置；

2.用示波器观察绝对值编码器的最高计数位电平信号；

3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；

4.在调整时，观察最高计数信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置，锁定编码器与电机的相对位置关系；

5.来回扭转电机轴。放手后，如果电机轴每次自由回复到平衡位置，跳变沿能准确复制，则对齐有效。

这种绝对值编码器已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface串行协议和日本特殊串行协议的新型绝对编码器被广泛取代，因此最高信号不一致。此时，对齐编码器和电机相位的方法也发生了变化，其中一种非常实用的方法是使用编码器内部EEPROM，随机安装在电机轴上后，存储编码器实测相位如下：

1.将编码器随机安装在电机上，即固定编码器转轴和电机轴，以及编码器外壳和电机外壳；

2.用直流电源给电机UV绕组通过小于额定电流的直流电，U入，V将电机轴定向平衡位置；

3.用伺服驱动器读取绝对值编码器的单圈位置值，并存储在编码器中，记录电机电角的初始相位EEPROM中;

4.对齐过程结束。

此时，电机轴已定向于电角相位的-30度方向，因此存储在编码器内部EEPROM中间位置检测值对应于电机电角的-30度相位。此后，驱动器将随时单圈位置检测数据与存储值差，并根据电机极对数进行必要的转换，加上-30度，即可获得电机电角相位。

这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合。日本伺服编码器相位不方便最终用户直接调整的根本原因是拒绝向用户提供功能界面和操作方法。这种对齐方法的优点之一是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器与电机轴之间的角度关系，因此编码器可以直接安装在电机上，无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺好。

如果绝对值编码器既没有用的话，EEPROM，如果没有可检测的最高计数引脚，对齐方法将相对复杂。如果驱动器支持位置信息的读取和显示，则可以考虑：

1.用直流电源给电机UV绕组通过小于额定电流的直流电，U入，V将电机轴定向平衡位置；

2.使用伺服驱动器读取并显示绝对值编码器的单圈位置值；

3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；

4.经上述调整，显示的单圈绝对位置值完全接近电机-30度电角对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系；

5.来回扭转电机轴