伺服编码器根据分辨率和精度应该如何选型

伺服编码器根据分辨率和精度应该如何选型

众所周知，伺服控制系统需要配备速度反馈和位置反馈编码器。在选择编码器时，我们不仅要考虑编码器的类型，还要考虑编码器的接口.分辨率.精度.保护等级，以满足用户的控制要求。特别是，编码器的分辨率和精度与运动控制密切相关。今天艾迪科编码器厂家将与您讨论伺服编码器的分辨率和精度。

1.分辨率

分辨率是指编码器每个计数单位之间的距离，这是编码器可以测量的最小距离。

对于旋转编码器，分辨率通常被定义为单位或脉冲(例如，PPR)。对于直线编码器，分辨率通常被定义为两个定量单位之间的距离，通常是微米(μm)或者纳米(nm)。

由于绝对值编码器输出是基于编码器实际位置的二进制字符，因此绝对值编码器的分辨率通常被定义为位置的形式。一个是二进制单位，如果16位等于216，或者65536。因此，一个16位编码器每圈提供65536个量化单位。

2.精度

精度用于测量正常情况下实际值和设定值之间的可重复平均偏差。对于旋转编码器，通常将其定义为角秒或角，而对于直线编码器，精度通常为微米。

需要注意的一点是，高分辨率并不意味着高精度。例如，两个精度相同的旋转编码器之一的分辨率为3600PPR,另一个是100000PPR。低分辨率编码器(3600)PPR)可以提供0.1°高分辨率编码器可以提供较小的测量距离，但两者的精度相同，高分辨率编码器只有0.1°能够缩小到更小的增量距离。

编码器的分辨率和精度是两个独立的概念，如上图所示，两个编码器的分辨率相同(24PPR)但是精度不同。

当我们讨论精度时，它通常涉及另一个编码器的性能指标——可重复性。精度是指测量值和实际值之间的接近程度。如果不与标准进行比较，精度是不可能的。可重复性是指在外部状态不变时重现相同结果的能力。

在某些情况下，可重复性可能比精度更重要。这是因为如果系统是可重复的，错误可以通过补偿来消除。一般来说，编码器的可重复性被定义为编码器精度的倍数，通常是编码器精度值的5到10倍。

下面我们通过一张图片来感受三者之间的关系：

当我们通常讨论准确性时，我们经常将准确性和可重复性结合起来。我们经常认为准确性倾向于用真实性来表达。当我们讨论精度时，我们通常指的是高可重复性的高精度。

3.影响编码器分辨率的因素

编码器的分辨率取决于编码器的刻线数（增量编码器）或编码器代码盘模式（绝对值编码器）。一般来说，分辨率是一个固定值。一旦制造了编码器，就没有办法增加刻线数或编码。

然而，增量编码器可以通过信号细分来提高分辨率。例如，方波增量编码器(HTL/TTL)通过每次记录每个增量通道(信号(A)编码器的分辨率可以增加两倍。这样，当我们记录两个通道(信号A和B)编码器的分辨率(4倍频率)可以提高四倍，如下图所示。

对于采用sin/cos与方波信号相比，信号编码器可以通过θ为了提供更高的分辨率，可以对电信号进行细分。

4.影响编码器精度的因素

当确定编码器的线数和测量单位时，这些刻线或测量单位的宽度和间距会影响精度，不一致的宽度或间距会导致脉冲误差。同时，一些外部因素也会影响编码器的精度。旋转编码器的精度主要取决于以下几个方面：

1)径向光栅的方向偏差

2)相对轴承的偏心刻线码盘

3)轴承径向偏差

4)与联轴器连接造成的误差

对于直线编码器，由温度引起的切割和安装表面的膨胀也会影响编码器的精度，一致的宽度和测量间隙是影响增量编码器精度的关键因素。

对于伺服电机编码器来说，分辨率和精度之间的关系很容易混淆。精度主要取决于编码器的制造过程，通过细分可以提高分辨率，但这并不意味着高分辨率意味着编码器可以实现高精度。例如：通过使用sin/cos增量信号，西门子伺服电机编码器可以将分辨率提高到24位(分辨率为16777216)，转换后编码器可以描述的最小单位是0.07秒，但其物理精度只能达到±分辨率能提供的精度远远高于编码器的实际物理精度。

但是对于使用HTL或者TTL西门子伺服电机编码器的分辨率只能提高4倍。比如1024SR或者2048SR类型编码器的最大分辨率为4096或8192。转换后编码器可以描述的最小单位是5.27角或2.63角，但可以提供物理精度±分辨率提供的精度小于编码器的实际物理精度。