RFrftools.io
Motor

Encoder-Auflösungsrechner

Berechnen Sie die Anzahl der Encoder pro Umdrehung, die Winkelauflösung und die maximale Frequenz für Quadratur- und Einkanal-Encoder.

Loading calculator...

Formel

CPR = PPR × 4 (quadrature), θ = 360°/CPR

PPR— Pulses per revolution (pulses)
CPR— Counts per revolution (×4 for quadrature) (counts)

Wie es funktioniert

Ein Drehgeber wandelt die Winkelposition der Welle in ein digitales Signal um. Inkrementalgeber geben eine Impulsfolge (A/B-Quadraturkanäle plus optionaler Z-Indeximpuls) mit einer festen Anzahl von Impulsen pro Umdrehung (PPR) aus. Bei der Quadraturdecodierung wird die effektive Auflösung mit 4 multipliziert (eine Zählung pro Flanke auf beiden Kanälen), sodass die Anzahl pro Umdrehung (CPR) = 4 × PPR beträgt. Die Positionsauflösung in Grad beträgt 360°/CPR. Absolutwertgeber geben für jede Wellenposition ein eindeutiges digitales Wort aus, sodass nach dem Einschalten kein Referenzsignal erforderlich ist.

Bearbeitetes Beispiel

Ein 500-PPR-Quadraturencoder wird mit einem 20:1 -Getriebe verwendet. Die Ausgangswelle muss mit einer Genauigkeit von 0,1° positioniert werden. Schritt 1 — Zählungen pro Umdrehung an der Encoderwelle: CPR = 4 × PPR = 4 × 500 = 2000 Zählungen/Umdrehung Schritt 2 — Winkelauflösung an der Encoderwelle: quarter_enc = 360°/2000 = 0,18°/Anzahl Schritt 3 — Winkelauflösung an der Getriebeausgangswelle: 960_out = δ_enc/gear_ratio = 0,18°/20 = 0,009°/count Schritt 4 — Überprüfung der erforderlichen Auflösung: Anforderung 0,009° < 0,1° → Der Encoder ist ausreichend mit einem Rand von 11× Schritt 5 — Maximale Impulsfrequenz bei 3000 U/min Motordrehzahl: f_max = PPR × U/min/60 = 500 × 3000/60 = 25 000 Hz = 25 kHz Ergebnis: Ein 500-PPR-Encoder mit 4-facher Quadraturdekodierung erfüllt die Anforderung an die Auflösung der Ausgangswelle von 0,1°. Stellen Sie sicher, dass der Mikrocontroller-Quadraturdecoder 25-kHz-Eingangsimpulse bei maximaler Motordrehzahl verarbeiten kann.

Praktische Tipps

  • ✓Platzieren Sie den Encoder auf der Lastseite eines Getriebes, wenn es auf absolute Positionsgenauigkeit ankommt — die motorseitige Platzierung kann Getriebespiel oder Nachgiebigkeitsfehler nicht erkennen
  • ✓Verwenden Sie differentielle Leitungstreiberausgänge (RS-422) anstelle von einseitigen TTL für Encoderkabel, die länger als 0,5 m sind, um Gleichtaktgeräusche in Motorumgebungen zu unterdrücken
  • ✓Indeximpulse (Z-Kanal) beim Einschalten sind für Inkrementalgeber unverzichtbar — ohne sie geht bei jeder Stromunterbrechung die Positionsreferenz verloren

Häufige Fehler

  • ✗Verwechseln Sie PPR (Impulse pro Umdrehung) mit CPR (Anzahl pro Umdrehung) — ein 500-PPR-Encoder mit 4-facher Dekodierung ergibt 2000 CPR, nicht 500
  • ✗Vergessen wir, das Getriebespiel zu berücksichtigen — ein Getriebe mit 0,5°-Ausgangsspiel macht den Vorteil der Anordnung des hochauflösenden Encoders auf der Motorwelle zunichte
  • ✗Überschreitung der maximalen Encoder-Eingangsfrequenz des Mikrocontroller-Decoders bei hohen Geschwindigkeiten, was zu Fehlzählungen und Akkumulation von Positionsfehlern führt

Häufig gestellte Fragen

Inkrementalgeber geben eine relative Impulszahl von einer Referenzposition aus; sie verlieren ihre Position beim Ausschalten, sofern sie nicht durch die Batterie gepuffert oder neu aktiviert werden. Absolutwertgeber geben für jeden Wellenwinkel einen eindeutigen digitalen Code aus, der die Position auch bei Stromzyklen beibehält. Absolutwertgeber kosten mehr, machen aber Zielsuchroutinen überflüssig.
Ein Quadratur-Encoder hat zwei um 90° versetzte Ausgangskanäle (A und B). Durch die Erkennung aller vier Flanken (sowohl bei A als auch bei B steigend und fallend) und durch den Vergleich der Phasenbeziehung zwischen den Kanälen bestimmt ein Decoder sowohl die Drehrichtung als auch die Erhöhung eines Zählers. Dadurch wird die vierfache Auflösung erreicht, als wenn nur die ansteigenden Flanken eines Kanals gezählt würden.
Schrittmotoren im Open-Loop-Betrieb bieten typischerweise 200 Vollschritte oder 3200 Mikroschrittpositionen pro Umdrehung. Zur Überprüfung jedes Mikroschritts wird ein Encoder mit einer CPR ≥ 3200 benötigt. In der Praxis sind 1000—2000 CPR für eine Schrittmotorsteuerung mit geschlossenem Regelkreis ausreichend, da die Position bei jedem Regelzyklus unabhängig von der Genauigkeit der einzelnen Schritte korrigiert wird.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

Stepper Motors (NEMA 17)

NEMA 17 bipolar stepper motors for precision motion

DigiKey →Mouser →

Motor Driver ICs

Integrated stepper and DC motor driver ICs

DigiKey →Mouser →

DC Motors (12 V)

12 V brushed DC motors for general-purpose drive applications

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Motor

DC Motor

Calculate DC motor speed, torque, power, and efficiency from electrical parameters

Motor

Servo Motor

Calculate servo motor torque, speed, efficiency, and back-EMF from electrical and load parameters.

Motor

Gear Ratio

Calculate gear ratio, output speed, torque multiplication, and power transmission efficiency for gear trains.

Motor

Stepper Motor

Calculate stepper motor speed, step frequency, and travel per revolution

Motor

BLDC Motor

Calculate brushless DC motor no-load RPM, stall torque, maximum efficiency, input power, and propeller thrust from Kv rating and electrical parameters

Motor

PWM Motor Speed

Convert PWM duty cycle to effective motor voltage, calculate no-load speed and stall current for DC motor PWM control.