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利用倍频地方法将编码器的反馈脉冲提高100倍，解析度真的提高了吗 点击：8299 | 回复：89



刘志斌

    
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发表于：2012-03-21 12:16:22
楼主

利用倍频地方法将编码器的反馈脉冲提高100倍，解析度真的提高了吗？

  

                                                                                刘志斌  发表于 2012/3/21 11:27:08
                                              

 

1、编码器与上位机的电子齿轮伺服精确控制理论，为了提高所谓的指令脉冲当量或者叫指令脉冲单位的精确度、分辨率、解析度，就在编码器上下功夫；

2、编码器的刻线是有限，不可能达到131072这样的数量级；

3、这个理论，就把编码器输出的脉冲用倍频的方法，把几百个或者几千个有限的编码器实际输出的脉冲任意扩大几十倍变成十几万的反馈脉冲；

4、如果编码器的刻线是1000，每转一周，实际输出1000个反馈脉冲，100倍频后变成100000个反馈脉冲；

5、就是说，编码器每输出1个脉冲，实际反馈的是100个脉冲，当编码器实际输出1个、2个、3个、……脉冲时，反馈的是100个、200个、300个、……反馈脉冲；

6、而上位机输出的一个指令脉冲，就是1个，这时如果电子齿轮比是1，反馈脉冲也应该是1个，而实际上反馈脉冲最少是100个；

7、也就是说电子齿轮比是1时，1、2、3、……100个指令脉冲，对应的反馈脉冲是100、100、100、……100个反馈脉冲；

8、这时的脉冲当量0.001，实际上是0.1，将编码器的输出脉冲倍频的方法是自欺欺人！

9、这时出现的情况就是，你通过上位机输入1、2、3、……100个指令脉冲时，伺服电机不转不启动，因为反馈脉冲是100它告诉控制中心电机已经转了100个脉冲的位移；

10、这时出现的情况就是，你通过上位机输入1、2、3、……100个指令脉冲时，伺服电机的反馈脉冲是100，控制中心控制电机反转，这时反馈脉冲又变成-100，控制中心又反转启动电机，这样电机在不断正反转振动！

11、将编码器的输出脉冲扩大100倍，还可以这样理解，当编码器输出反馈脉冲1、2、3、……100时，实际转子就没有转动！

 

 

 
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yuankn

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发表于：2012-10-14 14:21:09
1楼

请先了解倍频原理!!!

请先了解编码器脉冲模式,例如,去了解一下两个通道脉冲差90度时,利用相位差鉴相分频是怎么回事,了解一下PLL锁相倍频

这些都知道了,别人说你时,也可以理直气壮地驳回去不是?

 

 

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刘志斌

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发表于：2012-10-14 16:25:57
2楼

引用 yuankn 的回复内容：请先了解倍频原理!!!请先了解编码器脉冲模式,例如,去了解一下两个通道脉冲差90度时,利用相位差鉴相分频是怎么回事,了解一下PLL锁相倍频这些都知道了,别人说你时,也可以理直气壮地驳回去不是?  

1、这里有个概念理解上的差异；

2、这里说的倍频，指的是编码器的输出反馈脉冲不变，只是通过二进制计数器的分、倍频原理改变反馈脉冲的方法；

 


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刘志斌

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发表于：2012-10-14 16:37:46
3楼

3、你说的“编码器脉冲模式”，可参考我以下的发言：

http://bbs.gongkong.com/Details/201204/2012042614060400001-1.shtml

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刘志斌

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4楼
弦波编码器，可以用磁带磁迹复制的方式!刘志斌 发表于 2012/5/9 22:38:44

 

1、增量型还是绝对型，差别只是一个没有周波记数信号，一个有周波记数信号；
2、所有编码器输出的周脉冲，都是由刻线产生的，刻线一般不会是1条、2条，技术成熟的编码器，都应该是4条对称刻线；
3、所谓对称刻线，就是刻线宽度、间隔宽度、周刻线数完全相同，只是在圆周上依此相互错开一定角度排列而已；
4、按刻线产生的脉冲信号波形是方波还是正弦波，编码器分两大类，一类是方波编码器，一类是正弦波编码器；
5、之所以要这样分，是因为它们的刻线排列不同，输出脉冲波形不同，运算处理的电路、计数器的输入端口不同的原因；
6、@Q说的“普通的增量型编码器一般都只有2条刻线－－一条编码刻线就可以输出A、B、A-、B-，”，是不对的；
7、原因很简单，你想一条刻线不可能产生A、A-（或B、B-）两种信号，一条刻线只能产生一种信号A或者-A；
8、这样A、B、A-、B- 4种信号肯定是4条刻线产生的；
9、由于A、A-相位相反，其刻线与间隔恰好相互错开，这样一个A、一个-A恰好形成一个周波；
10、这种结构和刻线工艺，特别适合正弦波形信号的编码器；
11、A、A-，B、B-，正好形成两列正弦波，只要A、B两条刻线错开1/4周，两列正弦波的相差就是90°；
12、觉得@Q平时不研究这些，也不需要研究这些，推销或使用编码器不需要这些知识，不像我这样的教书的，得把原理结构搞明白，给学生得说出个一二来；
13、其实这些内容，恰好也是制造商的秘密，没有人告诉你刻线地方法，书上也没有介绍的；
14、@Q，你觉得我说的有没有道理？？？
15、@Q可能很生气，不要着急；
16、实际上磁电结构的编码器，不是刻线结构，是用不同性质（N、S）的两种磁性材料相间印制上去的；
17、这样A、A-，B、B-，分别是N、S相间的两条印迹，可以得到两条正弦波；
18、这样A、B两条印迹互差1/4周期，所以两条正弦波互差90°；
19、所以@Q说的也是正确的，它是磁电结构的两条互差90°的印迹，每条印迹是两种不同性质的磁性介质相间排列构成；
20、两条互差90°的正弦波，经过整形或变换成4倍频的方波串，与四条刻线的正弦编码器的后续电路相同；

21、弦波编码器，可以用磁带磁迹复制的方式，磁迹的频率可以做的很高；
22、而且弦波编码器，如果用磁带磁迹复制的方式工艺也简单了很多；

23、弦波编码器用磁迹做信号源，相当于磁删，其分辨率也不会低,这样的话，比光电方波编码器的分辨率会做得更高；

 

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笨鳥慢飛

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5楼

16倍頻

老劉這才是倍頻 一個弦波訊號轉成16個方波訊號 這可是在示波器實際的檢測

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刘志斌

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发表于：2012-10-14 19:21:40
6楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容：老劉這才是倍頻 一個弦波訊號轉成16個方波訊號 這可是在示波器實際的檢測

1、你的概念是错误的；

2、你现在说的倍频，应该是方波对方波，因为都是二进制数不同数为输出的0-1矩形脉冲数；

 

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刘志斌

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发表于：2012-10-14 19:27:00
7楼

3、你说的那个4倍频，是刻线信号本身是弦波，或者是方波；

4、刻线信号本身是弦波，或者是方波，在叠加出4倍频方波或尖峰脉冲；

5、刻线信号本身是弦波，或者是方波，叠加的方式有区别，数字处理电路不同，属于不同性质的编码器；

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yuankn

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发表于：2012-10-15 09:21:17
8楼

我从事的行业是电机测试,对电机懂一些,电机及周边传动设备有些了解,谈不上精通,以下见解仅供参考,请行家鉴别:

     光电编码器通过通漏光来形成脉冲,"光眼"(编码器厂家好像是这么叫?)漏出的光信号初步转换后都是弦波,而后,可以将这个弦波变送后送出, 也可以将其整形成方波送出.考虑前者对原始信号要求较高,市面多见方波形,但真正用于定位的编码器多为弦波

   方波编码器细分有两个办法,其一为鉴相分频, 利用90度差别获得4倍频信号,利用4倍频方波的上下边沿获得8倍频信号,这种信号又成为"实分"信号. 其二,利用PLL原理,PLL输出经分频器后与编码器信号进行鉴相,这样,在分频器前获得更多的细分信号,按分频器倍率,这种细分信号是实分的100倍以下,实际上可以看成实分信号的插值信号,用于定位有一定误差,但用于高精度速度控制应用还是比较多的.

  弦波信号的细分更复杂一些，我了解的更少，一般认为 弦波信号的细分依靠的是弦波相位的细分，细分可达200倍或更多。也就是说，同时使用编码器输出信号的幅相特性来作为细分依据， 弦波依靠幅相特性来进行细分都是"实分"！！

 

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刘志斌

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发表于：2012-10-15 11:45:03
9楼

引用 yuankn 的回复内容：

…… 光电编码器通过通漏光来形成脉冲,"光眼"(编码器厂家好像是这么叫?)漏出的光信号初步转换后都是弦波,…

1、我理解和你不一样；

2、编码器可以是光电编码器，也可以是磁迹感应编码器；

3、光电编码器"光眼"漏出的光信号，为方波信号；

4、磁迹感应编码器，感应出的脉冲信号为弦波信号；

5、不论是刻线还是磁迹，编码器输出的反馈脉冲都可以看成4条刻线的叠加；

6、而方波和弦波叠加、整形、变换的数字电路完全不同，所以形成不同类型；

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刘志斌

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发表于：2012-10-15 11:53:07
10楼

引用 yuankn 的回复内容：

……使用编码器输出信号的幅相特性来作为细分依据， 弦波依靠幅相特性来进行细分都是"实分"！！ 

1、上述的4条刻线的叠加，获得1条刻线反馈脉冲的4倍频，当然是“实”分；

2、而主楼说的是，利用二进制计数器的不同数位来分、倍频，就是“虚”分；

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yuankn

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发表于：2012-10-15 12:49:57
11楼

通漏光形成脉冲一样出来弦波,光通断过程会伴随光强弱变化,但要得到较好的弦波对光栅等加工精度要求较高,所以,一般将弦波整形成方波输出了事.实际上,也有弦波输出的光电编码器,也有方波输出的磁感应编码器,这一点,我前面没有说清楚,确有疏漏

弦波可以依靠幅相特性来进行细分,意味着用于细分的判据不仅仅是两路脉冲的相位关系,还有波形的幅值关系,这样,每个正弦周期可以按度数分解,这样的细分用于定位没什么不可以.

以上,如有错误,希望从事编码器研究的专业人士予以指正!

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笨鳥慢飛

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发表于：2012-10-15 13:25:19
12楼

To: yuankn

你寫的應該是在你專業上的認識 但有些地方 有些錯誤幫你修正

 利用90度差别获得4倍频信号,利用4倍频方波的上下边沿获得8倍频信号,－－－－ 脈衝訊號只能4倍頻(多數系統指對上升緣 做觸發 除非你的系統對下降也能觸發) 也沒有其他的倍頻

高解析度之伺服內置之編碼器多為弦波 利用模擬量來做細分

國內的伺服多為2500脈衝的方波

五樓的圖就是弦波所細分倍頻的結果 這是專用IC來倍頻 非你們用的模擬量的方法 當然其結果之重複姓效果(重複定位性高)

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yuankn

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发表于：2012-10-15 13:45:57
13楼

利用4倍频方波的上下边沿获得8倍频信号是实际有过的,但不用于定位控制,更不宜用于伺服,一般仅限于作速度反馈,这一点我没有声明,确实有错漏

我了解的弦波细分基本原理都是同时利用幅相特性完成, 现实的说,依靠模拟信号进行幅相甄别理论上行,实际上由于重复性等原因确实使用不多,大致都是确定几个基本相位点(0-90-180-270-360)后,在依据相对幅值结合PLL锁相环进行细分.细分是通过专用芯片还是其他我没有了解过,不太好发言了!

我虽然从事的是电机行业但对伺服比较隔阂,有错漏,敬请指出!谢谢!

 

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笨鳥慢飛

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发表于：2012-10-15 14:08:41
14楼

大致都是确定几个基本相位点(0-90-180-270-360)后 這是指電機的磁極 還是編碼器脈衝週期 若是前者 那就不是4或 8倍頻 而是換相電機的極數 若是后者 那只有4倍頻

老劉他只會抬槓 技術的根源對錯他是不管

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yuankn

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发表于：2012-10-15 14:58:11
15楼

to 笨鳥慢飛
大致都是确定几个基本相位点(0-90-180-270-360)后 是指編碼器脈衝週期,这样,可以完成4分频,而后继续细分

对于弦波,继续细分可以依赖幅相甄别,结合波形幅度值可以完成更多的脉冲的分出

对于方波, 将4倍频脉冲边沿取出后形成非对称方波,而后可以再次取边沿,此时,边沿占空比不是50%,所以对定位没有意义

对于方波另外一个细分方式是利用PLL锁相倍频,一般由于考虑脉冲频率,我接触过的锁相倍频多在16倍以下,同样对定位意义不大,用于速度测量而已.

谢谢你的回复,老刘给我的印象是个比较好面子的老人,有时明知有错,嘴硬而已,只是嘴硬得让人想骂罢了

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刘志斌

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发表于：2012-10-15 22:52:38
16楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容：

大致都是确定几个基本相位点(0-90-180-270-360)后 這是指電機的磁極 還是編碼器脈衝週期 若是前者 那就不是4或 8倍頻 而是換相電機的極數 若是后者 那只有4倍頻……

1、“這是指電機的磁極”，笨鸟对 yuankn的(0-90-180-270-360)如此理解，原因是他不懂数字电路的“幅相甄别”的基本概念；

2、所以这个问题， 和笨鳥慢飛的讨论，不会有结果；



 

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刘志斌

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17楼

引用 yuankn 的回复内容：

……老刘给我的印象是个比较好面子的老人,有时明知有错,嘴硬而已,……

1、我画的图在哪里，用你的“幅相甄别”，或者别的理论，你能说出错在哪里？

2、如果你说不出我的错误，“好面子”,“嘴硬”应该是你自己吧！

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刘志斌

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发表于：2012-10-15 23:11:53
18楼

3、笨鳥慢飛在5楼贴出的图，“一個弦波訊號轉成16個方波訊號”，你yuankn认为是正确的吗？

4、笨鳥慢飛在5楼贴出的图，“一個弦波訊號轉成16個方波訊號”，你“明知有错,嘴硬而已”吧！

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刘志斌

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19楼

引用 yuankn 的回复内容：

通漏光形成脉冲一样出来弦波,光通断过程会伴随光强弱变化,……也有方波输出的磁感应编码器……

“明知有错,嘴硬而已”吧？！

 



 

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yuankn

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20楼

输出弦波的光电编码器少,是因为通漏光要形成弦波比较麻烦,对加工工艺要求高,稍有问题出来的弦波就不标准了,因此,多作成方波,但不等于没有.例如,长春禹衡光学有限公司(长春光机所)的ZND系列实心轴光电编码器就是正弦波输出,主要用于配合电梯的永磁拽引电机使用.而方波输出的磁迹编码器典型产品是BAUBER公司的MHGE系列非接触编码器,有兴趣可以去对应公司网站下载产品说明书看一下,一目了然.
不过,需要纠正我自己的一个错误,方波8倍频或以上都不能通过边沿获取,只能使用PLL倍频,可以用于定位,但精度有一定偏差.这一点已经由专业人士指出.
所谓"幅相甄别"不是我的理论,而是弦波细分的一种方式.简单的说,认为一个正弦波在任意完整象限的90度范围内,其波形幅度与相位关系是一个单调函数,所以可以由幅度反过来计算出当前相位.使用AB脉冲完成4分频后,就框定了一个弦波的90度区间,通过幅度获得1\2\3....度数数据,这样,做到1度或几度一分很容易的,仅仅是幅相计算的精度问题,过程可以有专用芯片完成(主流?)或其他手段实现,就这个原理而言“一個弦波訊號轉成16個方波訊號”没什么不可以接受的.

当然,可能存在更多的细分办法是我不了解的,希望专业人士指出!!!

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