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电子齿轮比（CMX/CDV）的计算及其意义 点击：10223 | 回复：214



刘志斌

    
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发表于：2012-03-21 00:40:12
楼主

电子齿轮比（CMX/CDV）的计算及其意义

 

 刘志斌 2012.03.21

 已知：

1）上位机发出脉冲能力为200Kp/S，200×1000/s，200×1000×60/min；

2）电机额定转速为3000R/ min，3000/60s；

3）伺服电机编码器分辨率是131072；

4）丝杆螺距是10mm；

  求：

1、电机额定转速运行时的电子齿轮比？

2、如果电子齿轮比是1，伺服电机的转速？

3、生产时，设定指令脉冲当量，确定电子齿轮比？

  解：

1、当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行：

1）电机额定转速为3000r/ min，3000r/60s=50r/s;

2) 伺服电机编码器分辨率是131072；

3）电机额定转速时编码器输出检测反馈脉冲频率是131072×50r/s;；

4）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；

5）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，这时的电子齿轮比：

电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率

=（131072×50r/s）/ 200×1000/s

=6553600/200000

=32.768

 

2、如果电子齿轮比是1：

1）上位机发出的1个脉冲=编码器输出检测反馈的1个脉冲：

2）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；

3）伺服电机的转速是=200×1000/s×60/131072= 91.55 r/min

 

3、如果丝杆螺距是10mm，

1）要求上位机每发一个指令脉冲，工件移动0.001mm，即指令脉冲当量为0.001mm，也可以说指令脉冲单位为0.001mm：

2）如果伺服转一周，丝杆转一周，减速比是1；

3）丝杆转一周，上位机应该发出的指令脉冲为10mm/0.001mm=10000（个）；

4）伺服转一周，编码器检测反馈脉冲为131072（个）；

5）电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=131072/10000=13.7012；

 

说明： 

反馈脉冲：伺服电机编码器的解析度，伺服本身的脉冲。

指令脉冲：上位机发出的脉冲；也可以说是外部给定脉冲。

脉冲当量：伺服接受上位机发出的每一个脉冲信号的位置移动量，又称作最小指令设定单位。

CMX ：电子齿轮比的分子是电机编码器反馈脉冲。

CDV ：电子齿轮比的分母是上位机的给定脉冲（指令脉冲）。

电子齿轮比：是用来把上位机的给定脉冲要换算成与电机编码器反馈脉冲同等意义，以便控制中心按给定指令要求控制伺服转动定位；

 

 

 

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刘志斌

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161楼

 

 

 

1、这个图就是102楼说的正、余弦检测信号4倍频的问题；

2、一个周波对应4个计数脉冲；

3、先把直接检测到的正、余弦信号整形成正、负矩形脉冲，在通过逻辑电路、微分电路获得4个记数脉冲；

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刘志斌

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162楼

                                                          

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yjig

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发表于：2012-04-03 23:29:38
163楼

择录于以下网页:

http://www.ddvip.com/mc/electron/component/8476.html

增量编码器的A/B输出的波形一般有两种，一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号，一种是缓慢上升与下降，波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出，A与B相差1/4T周期90度相位，如果A是类正弦Sin曲线，那B就是类余弦Cos曲线。

　　对于方波信号，A,B两相相差90度相（1/4T），这样，在0度相位角，90度，180 度，270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿，这样,实际上在1/4T方波周期就可以有角度变化的判断，这样1/4的T周期就是最小测量步距，通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断,可以4倍于PPR读取角度的变化,这就是方波的四倍频。这种判断，也可以用逻辑来做，0代表低，1代表高，A/B两相在一个周期内变化是0 0，0 1，1 1，1 0 。这种判断不仅可以4倍频，还可以判断旋转方向。

　　严格地讲，方波最高只能做4倍频，虽然有人用时差法可以分的更细，但那基本不是增量编码器推荐的，更高的分频要用增量脉冲信号是SIN/COS类正余弦的信号来做，后续电路可通过读取波形相位的变化，用模数转换电路来细分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形输出（PPR）。分频的倍数实际是有限制的，首先，模数转换有时间响应问题，模数转换的速度与分辨的精确度是一对矛盾，不可能无限细分，分的过细，响应与精准度就有问题；其次，原编码器的刻线精度，输出的类正余弦信号本身一致性、波形完美度是有限的，分的过细，只会把原来码盘的误差暴露得更明显，而带来误差。细分做起来容易，但要做好却很难，其一方面取决于原始码盘的刻线精度与输出波形完美度，另一方面取决于细分电路的响应速度与分辨精准度。例如，德国的工业编码器，推荐的最佳细分是20倍，更高的细分是其推荐的精度更高的角度编码器，但旋转的速度是很低的。

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笨鳥慢飛

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发表于：2012-04-04 07:52:35
164楼
SIN/COS类正余弦的信号来做 正余弦做不好就成了三角波 故稱之類余弦訊號 本編的17位編碼器 正是這個代表
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笨鳥慢飛

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发表于：2012-04-04 08:24:12
165楼
白癡 要感謝喔 樓上的幫你解套了 方波的四倍频
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 10:04:36
166楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容：白癡 要感謝喔 樓上的幫你解套了 方波的四倍频

1、102楼已经说这个编码器输出的正、余弦信号的4倍频问题；

2、“方波的四倍频”在155楼，我有清晰地图示；

3、方波是编码器输出的正、余弦信号波形整理所得；

4、“方波的四倍频”的原理就是方波通过微分电路，在方波的上、下沿形成的尖峰记数脉冲；

5、这些数字电路的基本知识对你来说觉得是要保守的秘密，说别人白痴，不如骂自己无知而已！

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笨鳥慢飛

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发表于：2012-04-04 14:05:06
167楼
看來不是白癡 而是大白癡
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 16:41:16
168楼

1、编码器的结构原理形式多样，不拘一格，讨论也是好事，有助大家了解一些相关知识；

2、本主楼主题是讨论编码器反馈脉冲、指令脉冲、脉冲当量、电子齿轮的关系；

3、通过这些关系的讨论，有助于大家在伺服应用时，有目的的整定这些参数，达到运动部件的预期控制目的；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 16:46:28
169楼

4、运动部件的控制目的有哪些：

1）运动部件的速度；

2）运动部件的进给量；

3）运动部件的定位及其精确度；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:03:53
170楼

5、伺服用户应该明确那些关系，才能实现有目的的对伺服相关参量的整定和设置：

1）编码器的反馈脉冲高或低是怎么影响工件的运动控制的？

2）脉冲当量的意义是什么？怎么调整脉冲当量的大小？

3）上位机的额定工作频率和编码器的输出脉冲数有匹配关系吗？匹配的原则是什么？

4）操作上位机时，上位机的工作输出脉冲频率高低不同时，运动部件怎么变化？

5）编码器的输出反馈脉冲与上位机的指令脉冲之间的关系是什么？电子齿轮的意义和作用是什么？

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:15:21
171楼

6、编码器的反馈脉冲高或低是怎么影响工件的运动控制的？

1）编码器的反馈脉冲高或低，直接影响工件的进给量、速度；

2）工件的进给量=脉冲当量=螺距/减速比×编码器反馈脉冲数；

3）工件的运动速度=螺距×丝杠的转速

                            =螺距×电机的转速/减速比

                            =螺距×指令脉冲频率/减速比×编码器反馈脉冲数

       注：转速：r/s

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:31:21
172楼

4）简单说，编码器的反馈脉冲降低时，电机的转速升高，工件的进给量增大，工件移动速度增大；

5）只要编码器输出的反馈脉冲数大于或等于编码器的实际刻线数，编码器的分辨率都会保持在刻线的分辨率上，一般不会因反馈脉冲的倍频数值的整定减小或增大；不存在大材小用的问题；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:37:36
173楼

6）不要把编码器的分辨率扩大为伺服的运动控制的分辨率，因为运动部件的惯性体响应速度是有限的；

7）不要追求编码器的解析度越高越好，过高的解析度，对系统的控制没有意义！

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:40:31
174楼
8）运动控制的精度，主要决定减速比，减速比可以使运动进给量放大，从而提高控制精度；
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 17:59:09
175楼

7、上位机的额定工作频率和编码器的输出脉冲数有匹配关系吗？匹配的原则是什么？

1）电子齿轮比=1 ，电机的速度=上位机的额定工作频率/编码器的反馈脉冲数；（注：转速：r/s）

2）电子齿轮比=1，就是一个指令脉冲对应一个反馈脉冲；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 18:00:42
176楼

3）如果上位机的频率远远大于编码器的反馈脉冲数，就会出现上位机工作在额定频率时，电机的速度可能超过额定转速的情况；

4）如果上位机的频率接近编码器的反馈脉冲数，就会出现上位机工作在额定频率时，电机的速度可能十分缓慢的情况；

5）上述两种情况，我们定义为上位机与编码器不匹配；

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发表于：2012-04-04 18:01:49
177楼

6）如果：上位机的额定工作频率/编码器的反馈脉冲数≤电机的额定速度，我们定义为上位机与编码器匹配；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 19:53:50
178楼

7）如果说明书上编码器的反馈脉冲有大小几种，你什么时候用高脉冲数，什么时候用低脉冲数？

8）这时候，你的工况需要进给量小，工件移动速度慢一些，就选用较高的反馈脉冲数；

9）这时候，你的工况需要进给量大，工件移动速度快一些，就选用较小的反馈脉冲数；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:10:08
179楼

10）如果你的伺服，编码器只有一个反馈脉冲数，而且高，怎么调整脉冲当量就是进给量？怎么调整工件的移动速度？

11）你仔细看看说明书，一定有电子齿轮比的设置：

a、这时你就可以用主楼的3计算方法，先确定脉冲当量，再确定电子齿轮比；

b、一周的指令脉冲数=螺距/减速比×脉冲当量；

c、电子齿轮比=编码器一周反馈脉冲数/一周的指令脉冲数

                     =编码器一周反馈脉冲数/(螺距/减速比×脉冲当量)

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:18:37
180楼

12）如果你的伺服说明书中有电子齿轮比的设置，你要先确定脉冲当量，就是一个指令脉冲，工件移动多少mm：

13）然后设定齿轮比=编码器一周反馈脉冲数/(螺距/减速比×脉冲当量)；

14）不会出现导因为果的问题，电子齿轮的设置，就是为了方便整定工件的进给量和速度，就是为了任意设定工件的进给量、速度而建立的一种平台！

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