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提升編碼器解析度之研製

提升編碼器解析度之研製. 學生 : 黃泓霖 老師 : 王明賢 教授 報告日期 :2011.09.16. 1. 大綱. 前言 編碼器介紹 倍頻技術 優缺點比較 結論與未來發展 參考文獻. 前言. 馬達，被廣泛地應用在工業界中，但隨著科技的進步與精準度的要求下，馬達必須要有高解析度的回授訊號來做控制。 要得知馬達的轉速或位置需要感測器來發出回授信號，並將控制器和馬達適當地結合，才可以完整地達成工作目的。. 編碼器介紹. 編碼器是一種數位的量測元件，常用於感測馬達轉速或位置，並輸出數位訊號，回授到控制器並給予控制。 種類有： (1) 光學取樣

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提升編碼器解析度之研製

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  1. 提升編碼器解析度之研製 學生:黃泓霖 老師:王明賢 教授 報告日期:2011.09.16 1

  2. 大綱 • 前言 • 編碼器介紹 • 倍頻技術 • 優缺點比較 • 結論與未來發展 • 參考文獻

  3. 前言 • 馬達，被廣泛地應用在工業界中，但隨著科技的進步與精準度的要求下，馬達必須要有高解析度的回授訊號來做控制。 • 要得知馬達的轉速或位置需要感測器來發出回授信號，並將控制器和馬達適當地結合，才可以完整地達成工作目的。

  4. 編碼器介紹 • 編碼器是一種數位的量測元件，常用於感測馬達轉速或位置，並輸出數位訊號，回授到控制器並給予控制。 • 種類有： (1)光學取樣 (2)霍爾效應 (3)解角器 (Resolver) (4)機械取樣 (5)靜電電容式取樣 (6)電磁感應式取樣

  5. 編碼器介紹 • 編碼器因為機構的不同而有不同的裝設方式，依照需求的不同也有不同的輸出方式 • 運用場合：(1)線性編碼器 (光學尺) (2)旋轉式編碼器 • 輸出方式：(1)增量型編碼器 (2)絕對型編碼器

  6. 編碼器介紹 • 霍爾元件編碼器採用磁敏感測器來計算磁極轉換的數量，屬於增量型編碼器。感測器的輸出為弦波訊號，經過濾波、放大、波形轉換後，即可得到數位脈波訊號。

  7. 倍頻技術 • 普通的編碼器解析度大多在5~2500 pulse/rev，若要提高硬體的解析度不但成本會增加，且在印刷技術也比較難達到；故倍頻技術則可以沿用原先的編碼器，同時提高編碼器的解析度。 • 倍頻技術方式：比較器法 ADC法 鎖相迴路法(PLL) 相位編碼法 三角波倍頻法

  8. 比較器法 • 利用比較器陣列來將輸入訊號分割成數個脈波訊號，再經過邏輯電路結合，即可得到倍頻的訊號 比較器法示意圖 輸入訊號 分割後訊號 處理完後之輸出訊號

  9. ADC法 • 利用ADC將一類比弦波訊號轉換為數位訊號，再經由相位與準位的資料來決定輸出的狀態。 ADC法示意圖 輸入訊號及倍頻後訊號

  10. ADC法

  11. 鎖相迴路法(PLL: Phase-locked loops) • 鎖相迴路又稱鎖相環，是利用訊號的回授來實現頻率及相位的同步

  12. 相位編碼法 相位編碼法示意圖 相位編碼之向量圖 預先建立好之座標平面圖

  13. 相位編碼法 • 查表公式 公式一 公式二 公式三

  14. 三角波倍頻法 輸入兩正交弦波訊號 處理後之三角波訊號

  15. 優缺點比較

  16. 結論與未來發展 • 上述的五種方式皆可提升訊號的頻率。另外，相位延遲也是一種倍頻的的技術，利用濾波、放大、製作比較訊號與比較電路搭配邏輯閘來達成訊號延遲的目的。 • 相位延遲技術目前需要FPGA來提供邏輯閘來做運算，而未來將利用DSP內的記憶體來完成相位延遲及倍頻的功能，但倍頻的倍率取決於記憶體的大小，故目前將以低倍數實現為目標，未來則會提升倍頻的倍數，以提高編碼器的解析度。

  17. 參考文獻 • 林勇全，“高倍頻編碼器之設計”，南台科技大學-電機工程研究所碩士論文，民國95年。 • 陳秉瑜，“交流伺服馬達驅動器與整合式旋轉編碼器之介面設計”，南台科技大學-電子工程研究所碩士論文，民國93年。 • 鎖相環 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%81%E7%9B%B8%E7%8E%AF • IC LM567 的工作原理 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1306022820278 • 半导体磁敏元件 http://www.dictall.com/indu/119/11877503BE9.htm • 奥地利微电子推出一款磁线性运动编码器IC AS5305 http://www.dzsc.com/data/html/2007-11-27/51768.html • Avago推出分辨率最高的霍尔效应磁性编码器 http://gongkong.ofweek.com/2011-07/ART-310018-8220-28475622.html • 多摩川精機販売株式会社 http://omegadrive.sg1008.myweb.hinet.net/download/Smartsyn.pdf • RESOLVER与编码器 http://www.gongkong.com/webpage/forum/200710/9-B7B0-E99C51B844E2-1.shtml • 台湾洸洋電子股份有限公司 http://www.koyoele.com.tw/page_02.html • 关于编码器的分辨率与精度之间的关系 http://hi.baidu.com/dengzhijie • 增量型編碼器與絕對型編碼器的區分 http://www.autooo.net/utf8-classid52-id48779.html • 旋转编码器与光栅尺 http://baike.baidu.com/view/1579459.html

  18. Thanks for your listening! 18

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