编码器角秒分辨率详解

编码器角秒分辨率详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mftang/article/details/145654829

编码器是测量角度或位置的重要设备，其分辨率决定了能够区分的最小角度变化。本文详细介绍了编码器角秒分辨率的相关知识，包括基本概念、计算公式、常见编码器分辨率对照表、选型建议、误差影响因素、应用案例等内容。

概述

编码器通常用来测量角度或位置，并将其转换为数字信号。在这种情况下，角秒是一个角度单位，分辨率是编码器能够区分的最小角度变化。角秒是角度的单位，通常用于非常精确的角度测量。1角秒等于1/3600度或1/60分之一角分。分辨率是编码器测量角度时的精度，它表示编码器能够区分的最小角度变化。例如，一个分辨率为1角秒的编码器意味着它可以探测到角度的最小变化为1角秒。因此，编码器的角秒和分辨率之间存在着关联，分辨率越高，编码器能够测量的最小角度变化就越小，通常以角秒为单位来表示。

1. 基本概念

• 角秒定义：1度 = 60角分，1角分 = 60角秒 → 1度 = 3600角秒
• 编码器分辨率：指单步可检测的最小角度变化，通常以每转脉冲数（PPR）或绝对位数表示。

2. 计算公式

2.1 增量式编码器（PPR）

示例：
编码器参数如下：
PPR = 10,000
编码器的角秒计算方法：

2.2 绝对式编码器（n位）

示例：
编码器参数如下：
分辨率： 20bit
编码器的角秒计算方法：

3. 常见编码器分辨率对照表

编码器类型 分辨率参数 角秒/步 适用场景
增量式（1000 PPR） 1000 脉冲/转 1296 角秒 普通电机反馈
增量式（25000 PPR） 25,000 脉冲/转 51.84 角秒 CNC机床
绝对式（17位） 131,072 步/转 9.89 角秒 工业机器人关节
绝对式（24位） 16,777,216 步/转 0.077 角秒 天文望远镜精密定位

4. 选型建议

• 高动态场景：选择增量式编码器（响应快），需搭配细分电路提升分辨率。
  示例：2500 PPR + 10倍细分 → 等效25,000 PPR（51.84角秒）
• 绝对精度需求：选择多圈绝对式编码器（如23位单圈 + 12位多圈 = 35位）。
• 抗干扰设计：工业环境优先选磁性编码器，洁净场景可选光学编码器。

5. 误差影响因素

• 机械安装：轴偏心误差可导致 ±10-100角秒偏差
• 温度漂移：典型值 ±0.5角秒/℃（优质光学编码器）
• 电子噪声：信号抖动引入 ±1-5 LSB误差

6. 应用案例

• 半导体光刻机：
  使用28位绝对式编码器（理论分辨率0.0048角秒），结合激光干涉仪补偿，实现纳米级定位。
• 风电变桨系统：
  17位绝对式编码器（9.89角秒），耐受-40℃~85℃宽温，IP67防护。

7. 其他技术要点

7.1 分辨率提升技术

电子细分：对增量信号进行4x~1000x插值
双读数头：消除偏心误差，精度提升2-5倍
软件补偿：通过校准表修正非线性误差

7.2 换算工具

角秒计算器：
PPR: 每转脉冲数

8 总结

选择编码器时需平衡分辨率、速度、环境耐受性及成本。角秒级精度通常需：

≥18位绝对式编码器（理论值＜10角秒）

高细分增量式编码器（PPR＞50,000）
实际应用中，需综合机械精度与信号处理能力，确保系统总误差满足要求。

本文原文来自CSDN