伺服電(diàn)機編碼器常見的幾種類型，增量式、ABS、旋變、正餘弦等

常見伺服電(diàn)機編碼器的幾種類型。

1. 增量式編碼器
   一般在伺服電(diàn)機使用(yòng)中(zhōng)有(yǒu)A、B、Z、U、V、W六路信号，加上2路電(diàn)源，一共14條線(xiàn)，AB信号是編碼器分(fēn)辨率作(zuò)用(yòng)，一般的在碼盤上有(yǒu)一道光栅片上有(yǒu)均勻的2500個刻度或者5000個刻度，接受端AB有(yǒu)兩個光電(diàn)接收傳感器，他(tā)們相互間物(wù)理(lǐ)位置相差90度，這樣就輸出了一個相差90度的光電(diàn)高低電(diàn)平信号，目前比較多(duō)的是分(fēn)辨率是2500P/R和5000P/R的分(fēn)辨率，根據AB相位的相差關系，可(kě)以用(yòng)來做分(fēn)辨率和做馬達的正反轉判斷。Z信号每一圈有(yǒu)一個脈沖，一般的用(yòng)來做伺服電(diàn)機的原點來使用(yòng)。UVW信号是來做電(diàn)機的轉子的磁極信号，用(yòng)來控制伺服電(diàn)機的UVW的相電(diàn)流的方向，提供伺服器的轉子位置使用(yòng)。
   編碼器一般都用(yòng)差分(fēn)信号，所以每個信号有(yǒu)+、-兩條線(xiàn)，一個馬達有(yǒu)14條線(xiàn)，在使用(yòng)中(zhōng)很(hěn)不方便，所以随着單片機的發展，有(yǒu)些人就想着能(néng)不能(néng)把這些信号打包編碼來用(yòng)兩條線(xiàn)做通訊，出現了松下A系列伺服器把頻率很(hěn)低的UVW信号打包解碼成RX+和RX-信号，其餘的ABZ不打包，節省了4條線(xiàn)，還有(yǒu)些用(yòng)時分(fēn)複用(yòng)的辦(bàn)法來用(yòng)8條線(xiàn)做通訊，開機瞬間大概0.1秒(miǎo)把UVW的磁極位置信号發給伺服器，伺服器根據UVW信号來判斷磁極位置，馬達可(kě)以通旋轉磁場正常旋轉，在使用(yòng)中(zhōng)在通過Z信号做調整修正，0.1秒(miǎo)後切斷UVW的通訊，直接輸出ABZ信号，以後信号就一直被ABZ占用(yòng)，這樣ABZ和UVW公(gōng)用(yòng)一條線(xiàn)，節省了一半的線(xiàn)，所以叫省線(xiàn)式。
    絕對值編碼器一般用(yòng)TTL電(diàn)平差分(fēn)信号來傳輸，但是他(tā)有(yǒu)缺點，就是通電(diàn)以後馬達不知道自己的位置在哪裏，需要通過轉動一周尋找原點後才能(néng)确定馬達的具(jù)體位置。有(yǒu)些機床每次通電(diàn)後就要進行回零，建立坐(zuò)标系，一般都使用(yòng)增量式。

2. 絕對值編碼器
    絕對值編碼器根據名(míng)字來看就是絕對位置的意思，一般的分(fēn)辨率是2的次方，比如有(yǒu)些伺服器說編碼器分(fēn)辨率是2的17次方，意思是編碼器分(fēn)辨率是131072，把馬達均勻分(fēn)成131072份，開機就知道自己的位置在哪裏（具(jù)體(tǐ)編碼方式看講義），一般的絕對值編碼器沒有(yǒu)ABZ和UVW，他(tā)直接通過讀取絕對值位置來判斷正反轉和馬達磁極位置，一般的絕對值編碼器作(zuò)為(wèi)絕對值來說需要兩個條件，一個是單圈的位置，一個是多(duō)圈計數器數值，兩個結合起來才能(néng)做成一個完整的絕對值系統，有(yǒu)些伺服電(diàn)機用(yòng)ABS的方法來編碼，但是沒有(yǒu)多(duō)圈計數器，這樣即使是2的多(duō)少次方的分(fēn)辨率，照樣也是增量式編碼器，隻不過單圈絕對值而已。

3. 旋轉變壓器
    旋轉變壓器也可(kě)以用(yòng)來做伺服電(diàn)機的編碼器，由6條線(xiàn)組成，分(fēn)别是R+/R-勵磁信号，SIN+/SIN-和COS+/COS-信号，勵磁信号提供一個大概3-6V，10K左右的交流電(diàn)壓信号，編碼器的輸出信号就産(chǎn)生一個相差90度的正餘弦信号，随着角度的變化，出現的正餘弦的電(diàn)壓信号的包絡也會不同，把正餘弦兩路信号提供給專用(yòng)的解碼信号，比如12位多(duō)磨川解碼芯片，多(duō)磨川芯片就會解碼出一個12位的數據，相當于把一個周期（如果是2P旋變）分(fēn)解成4096分(fēn)，這種解碼有(yǒu)點像絕對值解碼，這樣就知道馬達目前的位置在哪裏，0-4095的信号完全可(kě)以提供給伺服器，就知道是正傳還是翻轉，根據編碼器的數值可(kě)以準确的知道電(diàn)機的位置。很(hěn)多(duō)人認為(wèi)旋轉變壓器的分(fēn)辨率是固定的，其實是錯誤的理(lǐ)解，他(tā)的分(fēn)辨率取決于解析芯片，如果解析芯片是12位的他(tā)的分(fēn)辨率就是4096，如果是13位更高精(jīng)度的解析芯片，那麽馬達分(fēn)辨率就是8192。也就是編碼器本身無分(fēn)辨率，伺服器解碼芯片的精(jīng)度就是分(fēn)辨率。

4. 正餘弦編碼器
一般的正餘弦編碼器可(kě)以有(yǒu)絕對值和增量式兩種，光電(diàn)的編碼器，一般的對應伺服器的要求，有(yǒu)AB兩路，這個信号可(kě)以用(yòng)來做分(fēn)辨率，相當于增量編碼器的AB信号，隻不過不是TTL電(diàn)平，而是1V的正餘弦信号，每圈的正餘弦波形的個數就是分(fēn)辨率，一樣的可(kě)以做4倍頻，這兩路信号可(kě)以做分(fēn)辨率，還可(kě)以判斷馬達正反轉，根據相位超前滞後的關系來判斷出馬達運行。還有(yǒu)一路R信号，每周一個波形，周期和AB相一樣，用(yòng)來做原點用(yòng)，ABR有(yǒu)了但是沒有(yǒu)提供馬達所需要的磁極信号，所以就出現了CD信号，CD信号其實也是個正餘弦信号，每周一個脈沖，根據這個信号可(kě)以分(fēn)解出馬達的位置，用(yòng)來磁極信号。很(hěn)多(duō)歐美馬達喜歡使用(yòng)正餘弦信号，和ABZUVW一樣，這些信号也可(kě)以打包調制解調，因為(wèi)通訊線(xiàn)太多(duō)了會造成不穩定，線(xiàn)路越少越好，比如SICK，海德(dé)漢，很(hěn)多(duō)吧R/C/D信号調制成一路485信号，這樣一個編碼器8條線(xiàn)，485的波特率固定，海德(dé)漢還一路脈沖信号做對比波特率來使用(yòng)，早期的ABRCD信号的編碼器一般的可(kě)以直接使用(yòng)，比如電(diàn)梯中(zhōng)使用(yòng)的2048編碼器就是這種，目前國(guó)産(chǎn)的還不能(néng)替代。走通訊的編碼器可(kě)以吧存儲塊的一部分(fēn)空間提供給客戶使用(yòng)，裏面存儲了電(diàn)機的型号，序列号，編碼器原點偏移角度等。很(hěn)多(duō)編碼器不用(yòng)調原點，用(yòng)軟件設置。

5. 三菱、松下、台達、安(ān)川等絕對值編碼器現在分(fēn)辨率都到了16777216了，真的能(néng)做到這麽精(jīng)密麽？
      安(ān)川7代伺服器分(fēn)辨率為(wèi)2的24次方，三菱的也是很(hěn)高的，基本上日系的分(fēn)辨率近幾年都是越來越大，真的都是把一個碼盤能(néng)這麽細分(fēn)麽？本人作(zuò)為(wèi)一個物(wù)理(lǐ)系畢業生來說給大家分(fēn)析一下，三菱碼盤光栅有(yǒu)效的半徑8mm，周長(cháng)是25.12mm，把這個周長(cháng)分(fēn)成16777216份，那麽每份就是1.497nm，每份還要刻一個明暗的條紋就要分(fēn)半，所以要刻錄一個0.75nm的條紋出來，一般的編碼器的激光波長(cháng)為(wèi)375nm-1650nm，這麽大的波長(cháng)你想要穿過一個0.75nm的縫隙，怎麽可(kě)能(néng)穿過去呢(ne)，目前的光刻機很(hěn)先進的才14納米左右，想刻出1nm的刻度線(xiàn)出來臣妾做不到啊。所以肯定是騙人的，那麽他(tā)們怎麽實現16777216的分(fēn)辨率出來的呢(ne)，肯定是電(diàn)子細分(fēn)，思路我說一遍，對不對歡迎指正，首先編碼器刻錄一個512的刻度出來是很(hěn)容易的，那麽分(fēn)辨率是2的9次方，再把每份512的刻度分(fēn)成正餘弦波形，這樣也比較容易做到，那麽每一份正餘弦波形可(kě)以通過解碼芯片解析出一個數值，如果解碼芯片是12位的，那麽可(kě)以解析出2的12次方4096個脈沖，2的9次方乘以2的12次方等于2的21次方，也就是分(fēn)辨率是2097152。如果芯片分(fēn)辨率再高一點達到15位，那麽馬達的編碼器分(fēn)辨率就是2的9次方乘以2的15次方，正好等于2的24次方，分(fēn)辨率為(wèi)16777216，所以目前市面上高分(fēn)辨率的編碼器都是先用(yòng)9位刻度去粗分(fēn)頻，再用(yòng)正餘弦編碼器來做電(diàn)子分(fēn)頻。

6為(wèi)什麽伺服電(diàn)機更換編碼器後需要調原點。

  普通感應式馬達一般的定子線(xiàn)圈産(chǎn)生一個旋轉磁場後，轉子會感應出一個磁場出來與之相對應，這樣馬達就旋轉起來，但是伺服電(diàn)機很(hěn)多(duō)都是磁鐵做轉子的，他(tā)的磁場不是靠定子感應的，所以需要定子産(chǎn)生的磁場來作(zuò)用(yòng)轉子時候需要判斷磁鐵的位置，如果位置産(chǎn)生出同極的磁場出來馬達就會飛車(chē)，如果磁極相差90度馬達會卡動一下就不動了，如果角度相差不大，馬達可(kě)以旋轉，但是馬達的力分(fēn)成垂直方向的力和水平方向的力，角度不大馬達可(kě)以轉動，但是力氣不夠，時間長(cháng)了發熱嚴重，一樣不能(néng)使用(yòng)，很(hěn)多(duō)人換完軸承後馬達就不能(néng)正常工(gōng)作(zuò)了就是這個道理(lǐ)。

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