您的設(shè)計(jì)何時(shí)適合采用絕對(duì)值編碼器？

您在測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的速度、運(yùn)動(dòng)方向或位置時(shí)，可能需要使用旋轉(zhuǎn)編碼器。選擇旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)，主要考慮兩種類型：增量編碼器和絕對(duì)值編碼器。

做出正確的選擇很重要，所以我們?cè)诮^對(duì)值編碼器中隨附這份簡(jiǎn)短指南，以幫助您了解絕對(duì)值編碼器是什么，它們與增量編碼器有何區(qū)別以及您可能需要使用它的情形。

什么是絕對(duì)值編碼器?

絕對(duì)值編碼器在代表編碼器“絕對(duì)”位置的每個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)提供一個(gè)唯一的位置值或數(shù)據(jù)字。絕對(duì)值編碼器一經(jīng)開(kāi)啟，就能告知其測(cè)量的旋轉(zhuǎn)軸的確切位置。它通過(guò)使用光學(xué)、磁性或電容式傳感器讀取與軸一起旋轉(zhuǎn)的碼盤上的唯一代碼。最重要的是，絕對(duì)值編碼器無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)軸即可完成此操作，即使在暫時(shí)斷電的情況下也可以跟蹤此位置。編碼器碼盤上的唯一代碼數(shù)量越多，您的位置讀數(shù)就越精確。

光學(xué)和電容式編碼器碼盤對(duì)比

分辨率以位(二進(jìn)制數(shù)字)表示，對(duì)應(yīng)的是一次旋轉(zhuǎn)中唯一數(shù)據(jù)字的數(shù)量。絕對(duì)值編碼器有單圈型和多圈型之分。單圈編碼器在軸旋轉(zhuǎn)一整圈(360°)后提供定位數(shù)據(jù)，軸每旋轉(zhuǎn)一圈就重復(fù)輸出一次數(shù)據(jù)。多圈編碼器也在旋轉(zhuǎn)一周后提供定位數(shù)據(jù)，但額外配有“圈數(shù)”計(jì)數(shù)器，用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。

絕對(duì)值編碼器對(duì)比增量編碼器

相反，增量編碼器通過(guò)在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生脈沖進(jìn)行工作。典型的增量編碼器會(huì)產(chǎn)生偏離相位90度的2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)。

典型增量編碼器的波形偏離相位90°

分辨率由每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)(PPR)表示，代表增量編碼器將從其任一方波輸出獲得的高脈沖數(shù)。如需了解有關(guān)編碼器PPR的更多信息，請(qǐng)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只是4種重復(fù)狀態(tài)中的1種，編碼器必須參照已知的固定位置或“原點(diǎn)”以提供有意義的定位信息。對(duì)照原點(diǎn)位置(往往與編碼器的指數(shù)脈沖對(duì)齊)，然后可以跟蹤軸的旋轉(zhuǎn)增量變化，并且可以知道軸的絕對(duì)位置。每次開(kāi)啟增量編碼器，或在發(fā)生暫時(shí)斷電時(shí)，都必須這樣做。因此，獲取絕對(duì)位置讀數(shù)所需時(shí)間較長(zhǎng)，并且軸必需旋轉(zhuǎn)起來(lái)方可提供該讀數(shù)。

增量編碼器沒(méi)有絕對(duì)值編碼器復(fù)雜，因而價(jià)格通常便宜一些，但是兩者的價(jià)差正在縮小。如果只需監(jiān)測(cè)速度、運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)位置，增量編碼器通常是最好的選擇，但是如果您主要關(guān)注絕對(duì)位置，絕對(duì)值編碼器才是可行之道。

為什么選擇絕對(duì)值編碼器，而不是增量編碼器?

首先，因?yàn)榻^對(duì)值編碼器會(huì)鎖定軸的位置，編碼器通電后，您就能立即獲知這一位置。無(wú)需等待歸位或校準(zhǔn)序列完成，即使在編碼器關(guān)閉時(shí)軸被轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸也可以在啟動(dòng)時(shí)或斷電后更快獲取所需的位置數(shù)據(jù)。

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，在某些位置，繼續(xù)沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)軸很安全，但是反向旋轉(zhuǎn)就不安全了。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、人身傷害或更糟糕的后果，具體取決于應(yīng)用。在此類情況下，在任何零件移動(dòng)之前，都務(wù)必要知道旋轉(zhuǎn)裝置的確切位置。

同樣重要的是，絕對(duì)值編碼器可實(shí)時(shí)提供確切位置。隨著越來(lái)越多的系統(tǒng)通過(guò)連接到中央通信總線而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，必要時(shí)能夠以最短的延遲時(shí)間輪詢編碼器的實(shí)時(shí)位置，這會(huì)非常有利。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(guò)正交解碼)跟蹤所有脈沖。除了所需的外部電路之外，這也意味著確定位置會(huì)有一些延遲。

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)獨(dú)特的數(shù)碼“字符”

絕對(duì)值編碼器還有其他優(yōu)點(diǎn)。執(zhí)行絕對(duì)值編碼器的系統(tǒng)通常不易受電氣噪聲的影響，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)從二進(jìn)制編碼器讀取錯(cuò)誤檢查代碼獲取位置或通過(guò)串行總線來(lái)獲取數(shù)字化位置，而不需要像增量編碼器那樣去對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。

與此關(guān)聯(lián)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(jiǎn)單，可用于工廠自動(dòng)化或有多個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂。如果使用增量編碼器，監(jiān)控多個(gè)設(shè)備的輸出可能會(huì)非常復(fù)雜，需要大量的處理能力。但對(duì)于絕對(duì)值編碼器，尤其是那些可以鏈接到中央通信總線的編碼器，您可以單獨(dú)獲取每個(gè)編碼器的數(shù)據(jù)，而且只需更少的處理能力即可解讀讀數(shù)。

絕對(duì)值編碼器應(yīng)用

在闡述了絕對(duì)值編碼器和增量編碼器之間的關(guān)鍵區(qū)別后，讓我們簡(jiǎn)單地看一下使用絕對(duì)值編碼器的具體情景。

其中的一個(gè)重要市場(chǎng)就是機(jī)器人 —— 一個(gè)覆蓋各行各業(yè)的快速擴(kuò)展領(lǐng)域。在制造業(yè)中，您會(huì)發(fā)現(xiàn)用于裝配、焊接、噴漆和其他任務(wù)的機(jī)械臂。您還會(huì)在醫(yī)療保健行業(yè)發(fā)現(xiàn)它們的身影：例如，遠(yuǎn)程手術(shù)需要機(jī)械臂提供大量非常精確的位置信息。家用輔助機(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(lái)越多的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化以及增量編碼器和絕對(duì)值編碼器之間的價(jià)差逐漸縮小，絕對(duì)值編碼器在工業(yè)和消費(fèi)類市場(chǎng)的應(yīng)用變得無(wú)處不在。從自動(dòng)門和相機(jī)萬(wàn)向架到工廠自動(dòng)化，絕對(duì)值編碼器日益成為一種高效經(jīng)濟(jì)的定位方式。

您的絕對(duì)值編碼器選擇

為您的產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇正確的編碼器類型至關(guān)重要，因而務(wù)必要了解增量編碼器和絕對(duì)值編碼器之間的關(guān)鍵差異。隨著價(jià)格差距的縮小和技術(shù)的不斷變化，絕對(duì)值編碼器與增量編碼器相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，從而成為滿足您的位置反饋要求的魅力首選。