絕對(duì)值編碼器什么時(shí)候適合您的應(yīng)用？

當(dāng)您需要測量旋轉(zhuǎn)軸的速度、運(yùn)動(dòng)方向或位置時(shí)，您可能需要旋轉(zhuǎn)編碼器。當(dāng)需要選擇一種時(shí)，有兩種主要類型需要考慮：增量編碼器和絕對(duì)值編碼器。

做出正確的選擇很重要，這就是為什么我們整理了這份關(guān)于絕對(duì)值編碼器的簡短指南，以幫助您了解它們是什么、它們與增量編碼器有何不同，以及您可能需要絕對(duì)值編碼器的情況。

什么是絕對(duì)值編碼器？

絕對(duì)值編碼器在每個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)提供唯一的位置值或數(shù)據(jù)字，代表編碼器的“絕對(duì)”位置。從您打開它的那一刻起，絕對(duì)值編碼器就可以告訴您它正在測量的旋轉(zhuǎn)軸的準(zhǔn)確位置。它通過使用光學(xué)、磁性或電容傳感器從隨軸旋轉(zhuǎn)的盤上讀取唯一代碼來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。至關(guān)重要的是，絕對(duì)值編碼器可以在不需要轉(zhuǎn)動(dòng)軸的情況下做到這一點(diǎn)，并且即使在暫時(shí)斷電的情況下也可以跟蹤該位置。編碼器盤上的唯一代碼越多，您的位置讀數(shù)就越精確。

光學(xué)編碼器盤和電容式編碼器盤的比較



分辨率以位（二進(jìn)制數(shù)字）表示，對(duì)應(yīng)于一轉(zhuǎn)中唯一數(shù)據(jù)字的數(shù)量。絕對(duì)值編碼器也有單圈和多圈兩種形式。單圈編碼器提供一整圈 360° 的定位數(shù)據(jù)，軸的每一圈都會(huì)重復(fù)輸出。多圈編碼器還提供單圈定位數(shù)據(jù)，但有一個(gè)額外的“圈”計(jì)數(shù)器來測量轉(zhuǎn)數(shù)。

絕對(duì)值編碼器與增量編碼器

相反，增量編碼器的工作原理是當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生脈沖。典型的增量編碼器生成 2 個(gè)異相 90 度的方波。這些脈沖必須由編碼器外部的電子設(shè)備進(jìn)行跟蹤或計(jì)數(shù)。

典型的 90° 異相增量編碼器波形



分辨率用每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) PPR 表示，并表示增量編碼器從其方波輸出中獲得的高脈沖數(shù)。有關(guān)編碼器 PPR 的更多信息，查看我們關(guān)于該主題的博客文章。

由于增量編碼器的輸出僅處于 4 種重復(fù)狀態(tài)中的一種，因此編碼器必須參考已知的固定位置或“原點(diǎn)”以提供有意義的定位信息。從通常與編碼器的索引脈沖對(duì)齊的起始位置，可以跟蹤軸旋轉(zhuǎn)的增量變化并獲知軸的絕對(duì)位置。每次打開增量編碼器或臨時(shí)斷電時(shí)都必須發(fā)生這種情況。因此，獲得絕對(duì)位置讀數(shù)需要更長的時(shí)間，并且軸需要轉(zhuǎn)動(dòng)才能提供它。

增量編碼器比絕對(duì)值編碼器復(fù)雜，因此通常更便宜（盡管價(jià)格差異正在縮小）。如果您僅監(jiān)控速度、運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)位置，則增量編碼器通常是最佳選擇，但當(dāng)絕對(duì)位置是您的主要關(guān)注點(diǎn)時(shí)，絕對(duì)值編碼器就是最佳選擇。

為什么選擇絕對(duì)值編碼器而不是增量編碼器？

首先，由于絕對(duì)值編碼器可以保持軸的位置，因此只要向其供電，就可以知道該位置。您無需等待歸位或校準(zhǔn)序列完成，并且可以在啟動(dòng)時(shí)或斷電后更快地獲取所需的位置數(shù)據(jù)，即使在編碼器關(guān)閉時(shí)軸已轉(zhuǎn)動(dòng)。

在許多系統(tǒng)中，了解啟動(dòng)時(shí)的絕對(duì)位置至關(guān)重要，在某些系統(tǒng)中，繼續(xù)沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)軸是安全的，但沿另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)軸則不然。根據(jù)應(yīng)用的不同，錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、人身傷害或更嚴(yán)重的情況。在此類情況下，在任何部件移動(dòng)之前了解旋轉(zhuǎn)設(shè)備的確切位置至關(guān)重要。

同樣重要的是，絕對(duì)值編碼器實(shí)時(shí)提供真實(shí)位置。隨著越來越多的系統(tǒng)通過連接到中央通信總線而變得數(shù)字化，能夠在需要時(shí)以最小的延遲輪詢編碼器的實(shí)時(shí)位置是非常有好處的。為了使用增量編碼器跟蹤您的位置，即使在歸位序列之后，您也需要使用外部電路（通常通過正交解碼）跟蹤所有脈沖。除了所需的外部電路之外，這還意味著確定位置時(shí)存在一些延遲。

絕對(duì)值編碼器以其規(guī)定的分辨率為每個(gè)位置生成一個(gè)唯一的數(shù)字“字”



還有其他好處。實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值編碼器的系統(tǒng)通常不太容易受到電噪聲的影響，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^從二進(jìn)制編碼器讀取經(jīng)過錯(cuò)誤檢查的代碼或通過串行總線以數(shù)字方式獲取位置，而不是需要對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的增量編碼器。

與此相關(guān)的事實(shí)是，在同一系統(tǒng)中組合多個(gè)絕對(duì)值編碼器相對(duì)簡單 - 也許用于工廠自動(dòng)化或具有多個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂。如果您使用增量編碼器，監(jiān)控多個(gè)設(shè)備的輸出可能會(huì)變得非常復(fù)雜，需要大量的處理能力。但使用絕對(duì)值編碼器，特別是那些可以鏈接到中央通信總線的編碼器，您可以單獨(dú)從每個(gè)編碼器獲取數(shù)據(jù)，這需要更少的處理能力來解釋讀數(shù)。

絕對(duì)值編碼器應(yīng)用

闡述了絕對(duì)值編碼器和增量編碼器之間的主要區(qū)別后，讓我們簡要了解一下使用絕對(duì)值編碼器的一些特定場景。

一個(gè)關(guān)鍵市場是機(jī)器人——一個(gè)快速擴(kuò)張的領(lǐng)域，涵蓋各個(gè)領(lǐng)域。在制造業(yè)中，您會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)械臂用于組裝、焊接、噴漆和其他任務(wù)。您還會(huì)在醫(yī)療保健領(lǐng)域找到它們。例如，遠(yuǎn)程手術(shù)需要來自機(jī)械臂的大量極其精確的位置信息。家庭輔助機(jī)器人是絕對(duì)值編碼器的另一個(gè)新興用例。

然而，這只是一個(gè)領(lǐng)域，隨著越來越多的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并且增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器之間的價(jià)格差距不斷縮小，絕對(duì)式編碼器的應(yīng)用種類幾乎變得無窮無盡，無論是在工業(yè)還是消費(fèi)市場。從自動(dòng)門和相機(jī)萬向節(jié)到工廠自動(dòng)化，絕對(duì)值編碼器是一種高效且日益經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的位置確定方式。

什么時(shí)候適合選擇絕對(duì)值編碼器

為您的產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇正確類型的編碼器至關(guān)重要，這就是為什么了解增量編碼器和絕對(duì)值編碼器之間的主要區(qū)別如此重要。隨著價(jià)格差距的縮小和技術(shù)的變化，絕對(duì)值編碼器比增量編碼器具有許多明顯的優(yōu)勢，使其成為滿足您的位置反饋要求的有趣選擇。

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