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

Что такое синусоидальный энкодер (он же синусно-косинусный энкодер)?

Преобразователи частоты

Синусоидальный энкодер аналогичен инкрементальному энкодеру по конструкции и функциям. Оба устройства измеряют либо вращательные, либо линейные изменения положения и направления, и оба доступны с любым оптический или магнитный датчик технология.

Основное различие между ними заключается в том, что синусоидальные энкодеры выдают информацию о положении и направлении в виде 1 вольт от пика к пику (1 Впт). аналоговые синусоидальные волны — обычно обозначается как “A” и “B” — в квадратуре. Инкрементные кодеры, с другой стороны, предоставляют информацию о местоположении и направлении в виде пары квадратурных цифровые прямоугольные волны.Эта разница в форме выходного сигнала позволяет синусоидальным энкодерам обеспечивать значительно более высокое разрешение, чем могут обеспечить инкрементные энкодеры.

Когда две синусоидальные волны находятся в квадратуре, одна на самом деле является косинусом. Вот почему синусоидальные энкодеры также называют “синусно-косинусными” энкодерами.

Как инкрементные, так и синусоидальные кодеры могут использовать кодировку X4 для четырехкратного увеличения разрешение. Для линейных кодеров это делается путем подсчета количества пересечений нулевой формы сигнала за период. Для инкрементных кодеров это требует подсчет как восходящего, так и нисходящего краев из обеих прямоугольных волн за период. Но поскольку аналоговые синусоидальные сигналы синусоидального энкодера являются непрерывными, а не ступенчатыми, как цифровые прямоугольные сигналы инкрементальных энкодеров, сами сигналы могут быть разбиты или интерполированы на очень мелкие отсчеты для обеспечения чрезвычайно высокого разрешения по положению.

Чтобы смягчить воздействие шума, синусоидальные энкодеры могут использовать метод, называемый дифференциальной сигнализацией, при котором два дополнительные сигналы передаются по каждому каналу. Этот метод также используется для уменьшения шума в инкрементных кодерах, хотя аналоговые сигналы синусоидальных кодеров более чувствительны к шуму, чем цифровые сигналы инкрементных версий.

Эти дополнительные сигналы, часто называемые “A—”, ”B-“ и ”R-«, такие же, как и первичные сигналы, но со сдвигом фазы на 180 градусов. Поскольку любой шум в сигналах одинаков (называемый “синфазным” шумом), принимая во внимание разница из двух сигналов устраняет шум, но сохраняет форму сигнала.

Подобно инкрементным энкодерам, выходной сигнал синусоидального энкодера может включать в себя опорный сигнал, часто называемый “R” или “Z”. Опорный сигнал имеет немного меньшую амплитуду, чем сигналы A и B, и его пик происходит только один раз за оборот энкодера. Некоторые производители рекламируют синусоидальные энкодеры с опорным сигналом как “абсолютные” энкодеры, но на самом деле они могут предоставлять информацию об абсолютном положении только в пределах одного оборота вала. Опорный сигнал, однако, полезен во время запуска и, в некоторых случаях, для целей коммутации.

Синусоидальные энкодеры часто используются в серводвигателях, где более высокое разрешение обратной связи является преимуществом для определения положения и скорости контуры управления. В контуре управления скоростью высокое разрешение улучшает контроль скорости и позволяет использовать более высокие коэффициенты усиления в контуре управления при меньшем уровне шума. Более высокие коэффициенты усиления также обеспечивают лучшую жесткость системы и лучшую устойчивость к помехам. В контуре определения положения более высокое разрешение обратной связи обеспечивает лучшую повторяемость и снижает уровень шума.

Одним из ограничений в применении синусоидальных энкодеров является зависимость частоты выходного сигнала энкодера от полосы пропускания, которую может обрабатывать принимающая электроника. Выходная частота определяется количеством строк энкодера и механической скоростью, и когда синусоидальный энкодер с очень большим количеством строк работает на высокой скорости, выходная частота энкодера может превышать полосу пропускания, которую может обрабатывать привод или контроллер.