受控伺服驅(qū)動(dòng)器用于自動(dòng)化技術(shù)、加工、印刷、搬運(yùn)和機(jī)器人技術(shù)的許多領(lǐng)域，包括生產(chǎn)機(jī)器和機(jī)床。系統(tǒng)中使用的旋轉(zhuǎn)編碼器或編碼器技術(shù)的選擇取決于應(yīng)用的精度要求以及應(yīng)用是使用位置控制、速度控制還是兩者兼而有之。
在做出編碼器決定之前，工程師應(yīng)該檢查這一點(diǎn)以及對(duì)重要電機(jī)性能影響最大的所有主要編碼器屬性。這些包括：
1.定位精度
2.速度穩(wěn)定性
3.可聞噪音
4.電力流失
5.帶寬，決定驅(qū)動(dòng)器命令信號(hào)響應(yīng)
1、定位精度
定位精度完全取決于應(yīng)用要求。例如，旋轉(zhuǎn)變壓器通常每轉(zhuǎn)具有一個(gè)信號(hào)周期。因此，位置分辨率極其有限，精度通常在500弧秒的范圍內(nèi)。假設(shè)在驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備中進(jìn)行插補(bǔ)，這通常會(huì)導(dǎo)致每轉(zhuǎn)總共16,384個(gè)位置。
另一方面，感應(yīng)式掃描系統(tǒng)（如許多旋轉(zhuǎn)編碼器中所見）將提供顯著更高的分辨率，通常在每轉(zhuǎn)32個(gè)信號(hào)周期的范圍內(nèi)，從而產(chǎn)生280弧秒范圍內(nèi)的精度。在這種情況下，內(nèi)插在編碼器內(nèi)部，每轉(zhuǎn)產(chǎn)生131,072個(gè)位置。
光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器基于非常精細(xì)的刻度，通常每轉(zhuǎn)具有2048個(gè)信號(hào)周期，因此，使用內(nèi)部插補(bǔ)電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。此處的輸出分辨率為25位，這意味著每轉(zhuǎn)33,554,432個(gè)絕對(duì)位置，精度在20弧秒范圍內(nèi)。
2、速度穩(wěn)定性
為了確保平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)性能，編碼器必須提供大量的每轉(zhuǎn)測(cè)量步數(shù)作為難題的第一部分。但是，工程師也必須注意編碼器信號(hào)的質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)所需的高分辨率，必須對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行插值。掃描不充分、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)被污染以及信號(hào)調(diào)節(jié)不足會(huì)導(dǎo)致信號(hào)偏離理想形狀。在插值期間，可能會(huì)出現(xiàn)周期性周期在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的錯(cuò)誤。因此，這些一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的位置誤差也稱為插值誤差。對(duì)于高質(zhì)量編碼器，這些誤差通常為信號(hào)周期的1%到2%，如圖1和圖2所示。
插補(bǔ)誤差會(huì)對(duì)定位精度產(chǎn)生不利影響，并顯著降低驅(qū)動(dòng)器的速度穩(wěn)定性和可聽噪聲行為。速度控制器根據(jù)誤差曲線計(jì)算用于制動(dòng)或加速驅(qū)動(dòng)器的額定電流。在低進(jìn)給速度下，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)滯后于插補(bǔ)誤差。隨著速度的增加，插值誤差的頻率也會(huì)增加。由于電機(jī)只能跟隨控制帶寬內(nèi)的誤差，它對(duì)速度穩(wěn)定性行為的影響隨著速度的增加而減小。然而，電機(jī)電流中的干擾繼續(xù)增加，這導(dǎo)致在高控制環(huán)路增益下驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生干擾噪聲。
更高的分辨率和精度還減少了電機(jī)電流中產(chǎn)生的熱量和功率損耗方面的干擾。圖3顯示了三種不同掃描技術(shù)的簡單比較以及由此產(chǎn)生的電流消耗。
3、帶寬
帶寬（相對(duì)于命令響應(yīng)和控制可靠性）可能受到電機(jī)軸和編碼器軸之間聯(lián)軸器剛度以及聯(lián)軸器固有頻率的限制。編碼器有資格在指定的加速度范圍內(nèi)運(yùn)行。值的范圍通常為55到2,000 Hz。但是，如果應(yīng)用或安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致持久的共振振動(dòng)，則會(huì)限制性能并可能損壞編碼器。
固有頻率因定子聯(lián)軸器設(shè)計(jì)而異。該頻率需要盡可能高以獲得最佳性能。
關(guān)鍵是要確保編碼器的軸承和電機(jī)的軸承盡可能接近完美對(duì)齊。圖4顯示了如何完成此操作的示例。電機(jī)軸和編碼器的匹配錐度確保與中心線幾乎完美對(duì)齊。
這種機(jī)械配置將產(chǎn)生大約四倍于帶有2個(gè)安裝凸片定子聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)空心軸編碼器的保持扭矩，如圖5所示。這將增加編碼器的軸承壽命并提供卓越的固有頻率和加速度特性。此外，這種配置實(shí)際上將消除對(duì)驅(qū)動(dòng)器帶寬的任何限制！
總之，許多因素會(huì)影響選擇用于受控伺服驅(qū)動(dòng)器的合適旋轉(zhuǎn)編碼器。雖然定位精度要求在考慮過程中至關(guān)重要，但了解其他屬性（例如速度穩(wěn)定性、噪聲、可能的功率損耗和帶寬）將如何影響應(yīng)用也很重要。從一開始的良好配合最終將在電機(jī)/驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提供積極的性能。
