伺服電機編碼器常見的幾種類型，增量式、ABS、旋變、正餘弦等

常見伺服電機編碼器的幾種類型。

1. 增量式編碼器
   一般在伺服電機使用中有A、B、Z、U、V、W六路信号，加上2路電源，一共14條線，AB信号是編碼器分辨率作用，一般的在碼盤上有一道光栅片上有均勻的2500個刻度或者5000個刻度，接受端AB有兩個光電接收傳感器，他們相互間物理位置相差90度，這樣就輸出了一個相差90度的光電高低電平信号，目前比較多的是分辨率是2500P/R和5000P/R的分辨率，根據AB相位的相差關系，可以用來做分辨率和做馬達的正反轉判斷。Z信号每一圈有一個脈沖，一般的用來做伺服電機的原點來使用。UVW信号是來做電機的轉子的磁極信号，用來控制伺服電機的UVW的相電流的方向，提供伺服器的轉子位置使用。
   編碼器一般都用差分信号，所以每個信号有+、-兩條線，一個馬達有14條線，在使用中很不方便，所以随着單片機的發展，有些人就想着能不能把這些信号打包編碼來用兩條線做通訊，出現了松下A系列伺服器把頻率很低的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，還有些用時分複用的辦法來用8條線做通訊，開機瞬間大概0.1秒把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，馬達可以通旋轉磁場正常旋轉，在使用中在通過Z信号做調整修正，0.1秒後切斷UVW的通訊，直接輸出ABZ信号，以後信号就一直被ABZ占用，這樣ABZ和UVW公用一條線，節省了一半的線，所以叫省線式。
    絕對值編碼器一般用TTL電平差分信号來傳輸，但是他有缺點，就是通電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确定馬達的具體位置。有些機床每次通電後就要進行回零，建立坐标系，一般都使用增量式。

2. 絕對值編碼器
    絕對值編碼器根據名字來看就是絕對位置的意思，一般的分辨率是2的次方，比如有些伺服器說編碼器分辨率是2的17次方，意思是編碼器分辨率是131072，把馬達均勻分成131072份，開機就知道自己的位置在哪裏（具體編碼方式看講義），一般的絕對值編碼器沒有ABZ和UVW，他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爲絕對值來說需要兩個條件，一個是單圈的位置，一個是多圈計數器數值，兩個結合起來才能做成一個完整的絕對值系統，有些伺服電機用ABS的方法來編碼，但是沒有多圈計數器，這樣即使是2的多少次方的分辨率，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
    旋轉變壓器也可以用來做伺服電機的編碼器，由6條線組成，分别是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左右的交流電壓信号，編碼器的輸出信号就産生一個相差90度的正餘弦信号，随着角度的變化，出現的正餘弦的電壓信号的包絡也會不同，把正餘弦兩路信号提供給專用的解碼信号，比如12位多磨川解碼芯片，多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）分解成4096分，這種解碼有點像絕對值解碼，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以準确的知道電機的位置。很多人認爲旋轉變壓器的分辨率是固定的，其實是錯誤的理解，他的分辨率取決于解析芯片，如果解析芯片是12位的他的分辨率就是4096，如果是13位更高精度的解析芯片，那麽馬達分辨率就是8192。也就是編碼器本身無分辨率，伺服器解碼芯片的精度就是分辨率。

4. 正餘弦編碼器
一般的正餘弦編碼器可以有絕對值和增量式兩種，光電的編碼器，一般的對應伺服器的要求，有AB兩路，這個信号可以用來做分辨率，相當于增量編碼器的AB信号，隻不過不是TTL電平，而是1V的正餘弦信号，每圈的正餘弦波形的個數就是分辨率，一樣的可以做4倍頻，這兩路信号可以做分辨率，還可以判斷馬達正反轉，根據相位超前滞後的關系來判斷出馬達運行。還有一路R信号，每周一個波形，周期和AB相一樣，用來做原點用，ABR有了但是沒有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，根據這個信号可以分解出馬達的位置，用來磁極信号。很多歐美馬達喜歡使用正餘弦信号，和ABZUVW一樣，這些信号也可以打包調制解調，因爲通訊線太多了會造成不穩定，線路越少越好，比如SICK，海德漢，很多吧R/C/D信号調制成一路485信号，這樣一個編碼器8條線，485的波特率固定，海德漢還一路脈沖信号做對比波特率來使用，早期的ABRCD信号的編碼器一般的可以直接使用，比如電梯中使用的2048編碼器就是這種，目前國産的還不能替代。走通訊的編碼器可以吧存儲塊的一部分空間提供給客戶使用，裏面存儲了電機的型号，序列号，編碼器原點偏移角度等。很多編碼器不用調原點，用軟件設置。

5. 三菱、松下、台達、安川等絕對值編碼器現在分辨率都到了16777216了，真的能做到這麽精密麽？
      安川7代伺服器分辨率爲2的24次方，三菱的也是很高的，基本上日系的分辨率近幾年都是越來越大，真的都是把一個碼盤能這麽細分麽？本人作爲一個物理系畢業生來說給大家分析一下，三菱碼盤光栅有效的半徑8mm，周長是25.12mm，把這個周長分成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爲375nm-1650nm，這麽大的波長你想要穿過一個0.75nm的縫隙，怎麽可能穿過去呢，目前的光刻機很先進的才14納米左右，想刻出1nm的刻度線出來臣妾做不到啊。所以肯定是騙人的，那麽他們怎麽實現16777216的分辨率出來的呢，肯定是電子細分，思路我說一遍，對不對歡迎指正，首先編碼器刻錄一個512的刻度出來是很容易的，那麽分辨率是2的9次方，再把每份512的刻度分成正餘弦波形，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，也就是分辨率是2097152。如果芯片分辨率再高一點達到15位，那麽馬達的編碼器分辨率就是2的9次方乘以2的15次方，正好等于2的24次方，分辨率爲16777216，所以目前市面上高分辨率的編碼器都是先用9位刻度去粗分頻，再用正餘弦編碼器來做電子分頻。

6爲什麽伺服電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圈産生一個旋轉磁場後，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，但是伺服電機很多都是磁鐵做轉子的，他的磁場不是靠定子感應的，所以需要定子産生的磁場來作用轉子時候需要判斷磁鐵的位置，如果位置産生出同極的磁場出來馬達就會飛車，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，馬達可以旋轉，但是馬達的力分成垂直方向的力和水平方向的力，角度不大馬達可以轉動，但是力氣不夠，時間長了發熱嚴重，一樣不能使用，很多人換完軸承後馬達就不能正常工作了就是這個道理。

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