600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Как энкодеры используются для измерения скорости?

Преобразователи частоты

Наиболее распространенным применением энкодеров является измерение углового или линейного расстояния, но энкодеры также могут использоваться для выполнения измерений скорости. Это возможно потому, что существует линейная зависимость между частотой импульсов энкодера и скоростью его вращения. Другими словами, по мере того, как энкодер вращается быстрее, частота импульсов увеличивается с той же скоростью. Скорость энкодера может быть определена любым из двух методов: подсчетом импульсов или синхронизацией импульсов.

Обновление по квадратурному кодированию

Инкрементные кодеры часто выводят сигналы по двум каналам, обычно называемым “A” и “B”, смещенным на 90 градусов (в квадратуре). Направление вращения можно определить по тому, какой канал является ведущим. Как правило, если канал A является ведущим, направление принимается по часовой стрелке, а если канал B является ведущим, направление против часовой стрелки.

Квадратурный выход также позволяет увеличить разрешение кодера за счет использования методов декодирования X2 или X4. При декодировании X2 подсчитываются как восходящий, так и нисходящий фронты канала A, что удваивает количество импульсов, подсчитываемых для каждого поворота, и, следовательно, удваивает разрешение кодера. При декодировании X4 восходящий и нисходящий края оба каналы A и B подсчитываются, увеличивая разрешение в четыре раза.

При подсчете импульсов используется период выборки (t) и количество импульсов (n), которые подсчитываются за период выборки, для определения среднего времени для одного импульса (t/n). Зная количество импульсов на оборот (N) для энкодера, можно рассчитать скорость.

ω = 2nn/Nt

Где:

ω = угловая скорость (рад/с)

n = количество импульсов

t = период (ы) выборки

N = импульсы на оборот

encoder speed

На низких скоростях разрешение подсчета импульсов низкое, поэтому этот метод лучше всего применять в высокоскоростных приложениях.

При использовании метода синхронизации импульсов высокочастотный тактовый сигнал подсчитывается в течение одного периода кодирования (высота тона или интервал между двумя соседними строками или окнами). Количество циклов тактового сигнала (m), деленное на тактовую частоту (f), дает время для периода кодирования (время, за которое кодер поворачивается на один шаг). Если кодирующее устройство PPR обозначается через N, угловая скорость кодирующего устройства определяется как:

ω = 2nf/Нм

Где:

ω = угловая скорость (рад/с)

f = тактовая частота (Гц)

m = количество тактовых циклов

N = импульсы на оборот

На высоких скоростях между импульсами может быть слишком мало времени для синхронизации импульсов (также называемой частотой импульсов) для точного измерения тактовых циклов, поэтому этот метод лучше всего подходит для низкоскоростных приложений.

На точность измерения скорости энкодера может влиять множество факторов, включая ошибки прибора, ошибки квантования и ошибки интерполяции. Ошибки прибора включают как механические дефекты в кодере, так и ошибки в шаблоне на кодовом диске или прицельной сетке, такие как различия в расстоянии между линиями или окнами. Также к ошибкам, связанным с прибором, относятся плоскостность подложки, неточное расположение датчиков и отсутствие концентричности между датчиком и валом.

Ошибка квантования связана с тем фактом, что между импульсами или показаниями отсутствует информация. Другими словами, квадратурные кодеры считывают только края сигналов по одному или обоим каналам (A и B) и не передает никакой информации между этими показаниями. Погрешность квантования по своей сути составляет ± ½ шага измерения, или отсчета.

Ошибка интерполяции возникает только в том случае, если разрешение кодера увеличено электронным способом сверх декодирования X4, присущего квадратурным кодерам. Ошибка интерполяции имеет тенденцию увеличиваться с увеличением скорости кодирования. Ошибки как интерполяции, так и квантования можно уменьшить, используя кодеры с большим количеством строк или большим количеством окон.