Calculateur de résolution d'encodeur
Calculez le nombre de codeurs par révolution, la résolution angulaire et la fréquence maximale pour les codeurs en quadrature et à canal unique.
Formule
Comment ça marche
Ce calculateur détermine la résolution du codeur et la précision de positionnement à partir des impulsions par révolution, du décodage en quadrature et des paramètres de rapport de transmission. Les ingénieurs en contrôle de mouvement, les développeurs CNC et les programmeurs en robotique l'utilisent pour vérifier que la sélection du codeur répond aux exigences de positionnement. Une résolution d'encodeur inadéquate entraîne des erreurs de positionnement ; une résolution excessive entraîne une perte de coûts et augmente les frais de traitement des données.
Conformément aux principes fondamentaux des codeurs (guide d'application Sick Stegmann) et à la norme IEC 61800-7-1 (Systèmes d'entraînement électrique à vitesse réglable — Interface générique et utilisation de profils), les codeurs incrémentaux émettent des impulsions PPR par tour sur chacun des deux canaux en quadrature (A et B) décalés de 90°. Les spécifications de résolution et de précision des codeurs pour les applications de commande de moteurs sont conformes à la norme NEMA MG-1-2021 (Moteurs et générateurs), partie 30 (Considérations relatives à l'application des moteurs à vitesse constante utilisés sur un bus sinusoïdal à contenu harmonique et à entraînement général) et à la norme IEC 60034-1 (Machines électriques tournantes — Caractéristiques et performances). Le décodage en quadrature compte les quatre bords (montant/descendant sur les deux canaux), ce qui donne un CPR = 4 × comptes PPR par révolution. Un codeur 1000 PPR fournit une résolution de 4000 CPR ou 0,09° au niveau de l'arbre du codeur.
Lorsqu'il est monté via une boîte de vitesses, la résolution effective s'améliore grâce au rapport de transmission : θ_output = θ_encoder/GR. Un encodeur 1000 PPR via une boîte de vitesses 50:1 atteint une résolution de sortie de 0,09°/50 = 0,0018° (6,5 secondes d'arc). Cependant, le jeu de la boîte de vitesses (généralement 3 à 30 minutes d'arc pour les engrenages droits, 1 à 5 minutes d'arc pour les engrenages planétaires selon les normes AGMA) peut dépasser la résolution du codeur, ce qui rend le montage côté moteur inefficace pour un positionnement absolu. Le placement du codeur côté charge élimine l'incertitude liée au jeu mais nécessite une résolution plus élevée ou perd l'avantage de la multiplication du rapport de transmission.
Exemple Résolu
Sélectionnez un encodeur pour une table d'indexation rotative nécessitant une précision de positionnement de ±0,05°. Le système utilise un entraînement harmonique de 100:1 (1 arc min de jeu arrière) avec une vitesse moteur de 3 000 tr/min.
Étape 1 — Déterminez la résolution d'encodeur requise en sortie : Résolution requise : ±0,05° → nécessite au moins 0,025° par compte pour la marge Nombre de tours minimum : 360°/0,025° = 14 400 CPR en sortie
Étape 2 — Calculez les besoins en encodeur sur l'arbre du moteur : Avec un ratio de 100:1, l'encodeur côté moteur affiche une résolution 100 fois plus élevée Puissance effective CPR = Moteur_CPR × GR = Moteur_CPR × 100 RCP moteur requise : 14 400/100 = 144 CPR minimum Avec quadrature 4× : PPR = 144/4 = 36 PPR minimum Sélectionnez un encodeur standard 100 PPR (400 CPR) pour la marge
Étape 3 — Vérifiez la résolution de sortie effective : CPR de sortie = 400 × 100 = 40 000 coups/tour Résolution de sortie = 360°/40 000 = 0,009° par compte Cela dépasse l'exigence de 0,025° d'une marge de 2,8 fois, ce qui est suffisant
Étape 4 — Vérifiez l'impact du contrecoup : Contraction harmonique du moteur : 1 arc-min = 0,0167° Résolution de l'encodeur : 0,009° Le backlash correspond à une résolution d'encodeur de 1,9 fois ; le montage côté moteur est efficace (Pour une boîte de vitesses standard avec jeu arrière de 10 arcs-min, un encodeur côté charge est requis)
Étape 5 — Vérifiez la fréquence d'impulsion maximale : Vitesse du moteur : 3000 tr/min = 50 tr/min Fréquence d'impulsion : 100 PPR × 50 = 5000 Hz (quadrature : 20 kHz) Vérifiez que le décodeur du microcontrôleur gère 20 kHz : la plupart des microcontrôleurs 32 bits prennent en charge plus de 1 MHz
Résultat : Un codeur 100 PPR (400 CPR) situé sur l'arbre du moteur atteint une résolution de sortie de 0,009° grâce au variateur harmonique 100:1, répondant ainsi à l'exigence de ±0,05° avec une marge de 5,6x. Le backlash du lecteur de 1 arc/min est acceptable pour cette application.
Conseils Pratiques
- ✓Conformément aux directives de Sick Stegmann, placez le codeur du côté charge de la boîte de vitesses lorsque la précision absolue de la position est importante : le placement côté moteur ne peut pas détecter ou corriger le contrecoup, la conformité ou la dilatation thermique de la boîte de vitesses
- ✓Pour les longueurs de câble supérieures à 0,5 m dans des environnements moteurs bruyants d'origine électrique, utilisez des sorties de codeur différentielles (RS-422/485) conformément aux directives EMC : les signaux TTL asymétriques présentent des erreurs de comptage de 5 à 20 % dues aux interférences électromagnétiques du moteur
- ✓Conformément à la pratique du contrôle des mouvements, vérifiez l'alignement des impulsions de l'indice du codeur (canal Z) pendant la mise en service. Le référencement de référence nécessite une relation constante entre l'indice et la position mécanique sur tous les cycles d'alimentation
Erreurs Fréquentes
- ✗Confusion entre PPR et CPR : selon les spécifications du codeur, le PPR correspond à des impulsions monocanaux tandis que CPR = 4 × PPR avec décodage en quadrature. L'utilisation de la PPR dans les calculs sous-estime la résolution de 4 fois, ce qui entraîne une précision de positionnement insuffisante
- ✗Ignorer le contrecoup de la boîte de vitesses : selon les normes AGMA, le contrecoup de la boîte à engrenages droits est généralement de 3 à 30 minutes d'arc ; la résolution du codeur plus fine que le contrecoup n'offre aucun avantage de positionnement pour les codeurs montés côté moteur
- ✗Dépassement des limites de fréquence des décodeurs MCU : conformément aux spécifications STM32, les décodeurs matériels en quadrature prennent en charge 1 à 10 MHz ; à 10 000 tr/min avec un encodeur 10 000 PPR, la fréquence atteint 1,67 MHz. Vérifiez la capacité du microcontrôleur avant de sélectionner des encodeurs haute résolution
Foire Aux Questions
Shop Components
As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.
Calculateurs associés
Motor
Moteur à courant continu
Calculez la vitesse, le couple, la puissance et l'efficacité du moteur à courant continu à partir de paramètres électriques
Motor
Servomoteur
Calculez le couple, la vitesse, l'efficacité et la contre-CEM du servomoteur à partir des paramètres électriques et de charge.
Motor
Rapport d'engrenage
Calculez le rapport de transmission, la vitesse de sortie, la multiplication du couple et l'efficacité de la transmission de puissance pour les trains d'engrenages.
Motor
Moteur pas à pas
Calculez la vitesse du moteur pas à pas, la fréquence des pas et la course par tour