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怎样选择与调整旋转编码器?

发布时间:2022/1/6     浏览:11

  为运动控制系统选择旋转编码器取决于许多因素,其中主要是应用的精度要求,无论是位置和/或速度控制。在决定选择哪个编码器之前,请考虑最重要的因素,包括:定位精度;速度稳定;可闻的噪音;电力流失;带宽,决定驱动器命令信号响应定位精度仅取决于应用要求。例如,旋转变压器大多数每转一个信号周期。因此,位置分辨率非常有限,精度通常在±500“(弧秒)范围内,假设驱动电子设备中的插补通常导致每转总共16,384个位置。

  另一方面,许多旋转编码器中的感应扫描系统将提供明显更高的分辨率,通常在每转32个信号周期的范围内,导致±280“的精度。在这种情况下,插值是编码器内部的,每转产生131,072个位置。

  光学旋转编码器基于非常精细的刻度,通常每转2048个信号周期,因此内部插值电子设备甚至可以实现更高的分辨率。这里的输出分辨率为25位,每转33,554,432绝对位置,精度范围为±20。

  为确保平稳的驱动性能,编码器必须在每次旋转时提供大量测量步骤作为拼图的第一部分。但是,工程师还必须注意编码器信号的质量。为了获得高分辨率,必须对扫描信号进行插值。扫描不充分,测量标准污染以及信号调节不足会导致信号偏离理想形状。在插值期间,可能发生错误,其周期性循环在一个信号周期内。因此,一个信号周期内的这些位置误差也称为“插值误差”。对于高质量编码器,这些误差通常是信号周期的1%到2%。

  插值误差对定位精度产生不利影响,并且还显着降低了驱动器的速度稳定性和可听噪声行为。速度控制器根据误差曲线计算用于制动或加速驱动器的额定电流。在低进给速率下,进给驱动滞后于插补误差。在增加的速度下,插值误差的频率也增加。由于电机只能跟随控制带宽内的误差,因此其对速度稳定性行为的影响会随着速度的增加而降低。然而,电动机电流的扰动继续增加,这导致驱动器在高控制环路增益时产生噪声。更高的分辨率和精度还可以减少发热和功率损耗方面的电机电流干扰。

  带宽(相对于命令响应和控制可靠性)可以通过电机轴和编码器轴之间的耦合的刚性以及耦合的固有频率来限制。编码器有资格在指定的加速范围内运行。值通常为55至2,000Hz。但是,如果应用或安装不良导致长时间的共振,则会限制性能并可能损坏编码器。

  固有频率取决于定子耦合设计。该频率需要尽可能高以获得最佳性能。关键是要确保编码器的轴承和电机轴承尽可能接近完美对齐。电机轴和编码器的匹配锥度确保了与中心线的完美对齐。

  这种机械配置将使得保持扭矩比标准空心轴编码器大约高4倍,该编码器具有2个安装的凸片定子联轴器。这将延长编码器的轴承寿命,并提供出色的固有频率/加速性能。此外,此配置实际上将消除对驱动器带宽的任何限制。

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