精度、噪声与动态
分辨率 / Resolution
输出能区分的最小角度步距,与准确度是两回事
是什么
分辨率由输出位数决定:n bit 对应一圈 2ⁿ 步。12 bit 约 0.088°,14 bit 约 0.022°,16 bit 约 0.0055°,21 bit 约 0.00017°。它只说明数字读数的刻度有多细,不说明这个读数离真实角度有多远——后者由 INL 描述。
分辨率、精度、重复性
分辨率是刻度细度;精度(INL)是读数与真实角度的最大偏差;重复性是多次回到同一位置时读数的离散程度。速度环、换向、增量定位主要吃分辨率与重复性;需要和外部绝对基准对齐的场合(精密测角、转台)才主要吃精度。
需求里只写「要 N 位」时,一定要追问是输出位宽还是整圈误差。同一个数字,前者多数磁编码器都能给出,后者可能已经进入光学编码器的范围,方案路线完全不同。
怎么选
先做系统精度预算:把减速器回差、结构变形、安装偏心、温漂逐项扣除,再决定需要多少位。当分辨率已经远细于系统误差时,多出来的位数不再转化为有效精度。
分辨率的上限还受噪声限制:最低几位若低于噪声水平,只是在随机跳动。不同接口的口径也不同——SPI 位宽、ABZ 线数、PWM 可分辨的占空比步数,要分别确认。
要点提示
当位数高于实际噪声水平时,最低几位是随机跳动的,不携带信息。判断能实际用到第几位,要同时看规格里的角度噪声(均方根值)。
常见误区
每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。
01
21 bit 就是准到 0.00017°
那是刻度步距,不是误差。整圈误差要看 INL,而且还要叠加安装与磁铁带来的误差。
02
需求写「N 位」不必区分口径
输出位宽与整圈精度可以相差几个数量级,不问清楚要么丢掉能做的项目,要么在样品阶段翻车。
03
芯片内部位数高,输出的每一位都有效
低于噪声水平的位是随机的。能实际用到第几位,要结合角度噪声与所用带宽判断。
相关系列
正文涉及的原理与指标,在这些产品系列上用得到。
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