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受控伺服驱动器用于自动化技术、转换、印刷、搬运和机器人技术的许多领域，包括生产机器和机床。选择在系统中使用的旋转编码器或编码器技术取决于应用的精度要求以及应用是否将使用位置控制、速度控制或两者。
那旋转编码器选型方法有哪些？在做出编码器决定之前，工程师应检查这一点以及对重要电机性能影响最大的所有主要编码器属性。要考虑哪些因素？这些包括：
- 定位精度；
- 速度稳定；
- 可听见的噪音；
- 电力流失；
- 带宽，决定驱动器命令信号响应。
定位精度仅取决于应用要求。例如，旋转变压器每转大多有一个信号周期。因此，位置分辨率极其有限，精度通常在 ±500 角秒范围内。假设在驱动电子设备中进行插补，通常每转总共产生 16,384 个位置。（增量式旋转编码器）
另一方面，感应式扫描系统（如许多旋转编码器中所见）将提供更高的分辨率，通常在每转 32 个信号周期的范围内，从而产生 ±280 角秒范围内的精度。这种情况下的插补是编码器内部的，每转产生 131,072 个位置。
光学旋转编码器基于非常精细的刻度，通常每转具有 2048 个信号周期，因此，通过内部插值电子器件可以实现更高的分辨率。这里的输出分辨率为 25 位，这意味着每转 33,554,432 个绝对位置，精度在 ±20 角秒范围内。
为了确保平稳的驱动性能，编码器必须提供每转大量的测量步数作为拼图的第一块。然而，工程师还必须注意编码器信号的质量。为了达到所需的高分辨率，必须对扫描信号进行插值。扫描不充分、测量标准污染以及信号调节不充分都会导致信号偏离理想形状。插值时，可能会出现误差，其周期周期在一个信号周期内。因此，一个信号周期内的这些位置误差也被称为“插值误差”。对于高质量编码器，这些误差通常为信号周期的 1% 到 2%，如图2 和 3 所示。
插值误差会对定位精度产生不利影响，并显着降低驱动器的速度稳定性和可闻噪声行为。速度控制器根据误差曲线计算用于制动或加速驱动器的标称电流。在低进给速率下，进给驱动器滞后于插补误差。随着速度的增加，插值误差的频率也会增加。由于电机只能跟踪控制带宽内的误差，因此其对速度稳定性行为的影响随着速度的增加而减小。然而，电机电流中的干扰持续增加，这导致高控制环增益下的驱动器中产生干扰噪声。（绝对式编码器）
更高的分辨率和精度还可以减少电机电流中产生热量和功率损耗的干扰。图 4显示了三种不同扫描技术的简单比较以及由此产生的电流消耗。
带宽（相对于命令响应和控制可靠性）可能受到电机轴和编码器轴之间的联轴器的刚性以及联轴器的固有频率的限制。编码器有资格在指定的加速度范围内运行。值的范围通常为 55 至 2,000 Hz。然而，如果应用或安装不良导致持久的共振，则会限制性能并可能损坏编码器。
固有频率根据定子联轴器设计而变化。为了获得最佳性能，该频率需要尽可能高。
关键是要确保编码器的轴承和电机的轴承尽可能接近完美对准。图 5显示了如何实现此目的的示例。电机轴和编码器的匹配锥度可确保与中心线近乎完美对齐。
这种机械配置将导致保持扭矩大约是带有 2 个安装片定子联轴器的标准空心轴编码器的四倍，如图6所示。这将延长编码器的轴承寿命并提供卓越的固有频率和加速度特性。此外，这种配置实际上消除了驱动器带宽的任何限制！
总之，许多因素会影响受控伺服驱动器中使用的合适旋转编码器的选择。虽然定位精度要求在考虑过程中至关重要，但了解其他属性（例如速度稳定性、噪声、可能的功率损耗和带宽）将如何影响应用也很重要。从一开始的良好配合最终将为电机/驱动系统提供积极的性能。
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