当您需要测量旋转轴的速度、运动方向或位置时,您可能需要旋转编码器。当需要选择其中一种时,有两种主要类型需要考虑:增量编码器和绝对值编码器。做出正确的选择很重要,这就是为什么我们整理了这份关于绝对值编码器的简短指南,以帮助您了解它们到底是什么样的产品,它们与增量编码器的区别以及其他您想要了解的知识。

什么是绝对值编码器?

        绝对值编码器在每个旋转点提供一个唯一的位置值或数据字,代表编码器的“绝对”位置。从您打开它的那一刻起,绝对值编码器就可以告诉您它正在测量的旋转轴的确切位置。它通过使用光学、磁性或电容传感器来读取随轴旋转的光盘上的唯一代码来实现这一点。至关重要的是,绝对编码器无需转动轴即可做到这一点,并且即使在暂时断电的情况下也可以跟踪该位置。编码器盘上的唯一代码越多,您的位置读数就越精确。

光学和电容编码器盘

光学和电容编码器盘的比较

        分辨率以对应于一圈内唯一数据字数的位(二进制数字)表示。绝对编码器也有单圈和多圈的变化。单圈编码器提供一整圈 360° 的定位数据,输出在轴的每一圈重复。多圈编码器还提供单圈定位数据,但有一个额外的“圈”计数器来测量转数。

绝对值编码器与增量编码器的区别

相反,增量编码器通过在轴旋转时产生脉冲来工作。典型的增量编码器会产生 2 个异相 90 度的方波。这些脉冲必须由编码器外部的电子设备跟踪或计数。

增量编码器波形图

        分辨率由每转脉冲数 PPR 表示,并表示增量编码器将从其任一方波输出中获得的高脉冲数。有关编码器 PPR 的更多信息,请查看我们关于该主题的博客文章。

由于增量编码器的输出仅处于 4 种重复状态中的一种,因此编码器必须以已知的固定位置或“家”为参考,以提供有意义的定位信息。从通常与编码器的索引脉冲对齐的起始位置,可以跟踪轴旋转的增量变化,并知道轴的绝对位置。每次打开增量编码器或临时断电时都必须发生这种情况。因此,获得绝对位置读数需要更长的时间——并且轴需要转动才能提供它。

增量编码器没有绝对值编码器复杂,因此通常更便宜(尽管价格差异正在缩小)。如果您只监控速度、运动方向或相对位置,增量编码器通常是最佳选择,但当绝对位置是您的主要关注点时,绝对值编码器是最佳选择。

为什么选择绝对值编码器而不是增量编码器?

        首先,由于绝对值编码器会保持轴的位置,因此一旦向其供电,就可以知道该位置。您无需等待归位或校准序列完成,并且可以在启动或电源故障后更快地获得所需的位置数据,即使在编码器关闭时轴已转动。

        在许多系统中,了解启动时的绝对位置可能是必不可少的,在某些位置,继续沿一个方向旋转轴是安全的,但不能在另一个方向上旋转。根据应用情况,错误操作可能会导致设备损坏、人身伤害或更严重。在这种情况下,在任何部件移动之前了解旋转设备的确切位置至关重要。

        同样重要的是,绝对值编码器可实时提供真实位置。随着越来越多的系统通过连接到中央通信总线而实现数字化,能够在需要时以最小的延迟轮询编码器的实时位置,这是非常有益的。要使用增量编码器跟踪您的位置,即使在归位序列之后,您也需要使用外部电路(通常通过正交解码)跟踪所有脉冲。除了需要外部电路之外,这也意味着在确定位置时存在一些延迟。

绝对值编码器分辨率

绝对值编码器以规定的分辨率为每个位置生成一个唯一的数字“字”

还有其他好处。实现绝对值编码器的系统通常不太容易受到电噪声的影响,因为它们通过从二进制编码器读取错误检查代码或通过串行总线以数字方式读取位置,而不是需要计数脉冲的增量编码器。

        与此相关的事实是,在同一系统中组合多个绝对编码器相对简单——可能用于工厂自动化或具有多个关节的机械臂。如果您使用增量编码器,监控来自多个设备的输出会变得非常复杂,需要强大的处理能力。但是使用绝对编码器,特别是那些可以链接到中央通信总线的编码器,您可以单独从每个编码器获取数据,这需要更少的处理能力来解释读数。

绝对值编码器的应用场景

        当大家都大致了解了绝对值编码器和增量编码器之间的主要区别之后,让我们继续的看一下都有哪些场景会用到绝对值编码器。一个关键市场是机器人技术——一个快速扩张的领域,涵盖了广泛的领域。在制造业中,您会发现用于组装、焊接、喷漆和其他任务的机械臂。您还会在医疗保健领域找到它们。例如,远程手术需要来自机械臂的大量异常精确的位置信息。家庭辅助机器人是绝对编码器的另一个新兴用例。

        然而,这只是一个领域,随着越来越多的系统走向数字化以及增量编码器和绝对值编码器之间的价格差距缩小,绝对编码器的应用种类几乎无穷无尽,无论是在工业市场还是消费市场。从自动门和相机云台到工厂自动化,绝对值编码器是一种高效且越来越经济的位置确定方式。

您选择绝对值编码器的理由

        为您的产品选择正确类型的编码器那是太重要了,这就是为什么了解增量编码器和绝对编码器之间的主要区别如此重要的原因。随着价格差距的缩小和技术的变化,绝对值编码器与增量编码器相比具有许多明显的优势,使其成为满足您位置反馈要求的有趣选择。

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