旋轉(zhuǎn)編碼器是選擇絕對(duì)值還是增量？旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)解析！
旋轉(zhuǎn)編碼器是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證且廣泛使用的解決方案，用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的速度、行進(jìn)方向和位置。有幾種不同的類(lèi)型，但兩種主流的是絕對(duì)值編碼器和增量編碼器。這些是如何工作的？有什么不同？哪一種更適合您的應(yīng)用？
編碼器工作原理：顧名思義，絕對(duì)值編碼器直接輸出您正在測(cè)量的軸的準(zhǔn)確位置。每個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)都有一個(gè)唯一的位置信息（值）或數(shù)據(jù)字，編碼在隨軸旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)上。磁盤(pán)上唯一代碼的數(shù)量決定了可以表示的位置精度。使用光學(xué)傳感器、電容傳感器或磁傳感器，編碼器在通電后立即讀取代碼并產(chǎn)生有效輸出。無(wú)需設(shè)置參考點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)軸讓傳感器定位，即使暫時(shí)斷電也可以跟蹤位置。
編碼器分辨率以位表示，對(duì)應(yīng)于每轉(zhuǎn)的唯一數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)。絕對(duì)值編碼器有單圈型和多圈型兩種，單圈的情況下，提供軸每轉(zhuǎn)一圈重復(fù)的360°旋轉(zhuǎn)的位置數(shù)據(jù)。在多圈的情況下，編碼器有一個(gè)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，它不僅可以輸出軸位置，還可以輸出旋轉(zhuǎn)速度。
考慮一個(gè)增量編碼器。它通過(guò)響應(yīng)軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖來(lái)工作。輸出通常是兩個(gè)相差 90° 的方波，需要額外的電路來(lái)跟蹤和計(jì)數(shù)這些脈沖。
增量編碼器的分辨率以每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) (PPR) 表示。這對(duì)應(yīng)于來(lái)自任何方波輸出的高脈沖數(shù)。
只有四種不同的輸出狀態(tài)重復(fù)。出于這個(gè)原因，增量編碼器需要參考已知的固定位置來(lái)提供有意義的定位信息。這個(gè)“起始”位置是編碼器索引脈沖。然后通過(guò)跟蹤從索引脈沖旋轉(zhuǎn)期間的相對(duì)增量變化來(lái)計(jì)算軸的絕對(duì)位置。每次編碼器上電或斷電后都需要這個(gè)參考過(guò)程，因此必須先旋轉(zhuǎn)軸才能定位。這個(gè)過(guò)程比重新定位絕對(duì)編碼器需要更長(zhǎng)的時(shí)間，后者不需要初始旋轉(zhuǎn)。
絕對(duì)值與增量：選擇標(biāo)準(zhǔn)
絕對(duì)值編碼器通常更昂貴，因?yàn)樗鼈儽仍隽款?lèi)型更復(fù)雜。雖然價(jià)格差異正在縮小，但增量編碼器通常適用于對(duì)速度、方向和相對(duì)位置的簡(jiǎn)單監(jiān)控。另一方面，絕對(duì)值編碼器可能是更好的選擇。
絕對(duì)值編碼器的最大優(yōu)勢(shì)在于軸的位置保持不變，因此可以立即獲得位置數(shù)據(jù)，而無(wú)需等待歸位或校準(zhǔn)序列完成。這使您可以快速啟動(dòng)系統(tǒng)或從電源故障中恢復(fù)，即使在編碼器關(guān)閉時(shí)軸位置發(fā)生變化。
選擇絕對(duì)編碼器的另一個(gè)原因是，如果您需要在啟動(dòng)時(shí)立即獲得位置信息，然后再激活或操作該機(jī)制。在這種情況下，從起始位置向錯(cuò)誤方向旋轉(zhuǎn)軸可能會(huì)損壞設(shè)備或?qū)τ脩?hù)造成危險(xiǎn)。
此外，絕對(duì)編碼器實(shí)時(shí)提供真實(shí)位置，允許數(shù)字系統(tǒng)通過(guò)中央通信總線(xiàn)輪詢(xún)編碼器，以最小延遲獲得位置。使用增量編碼器，更難跟蹤位置。使用正交解碼跟蹤所有脈沖通常需要一個(gè)外部電路。這會(huì)增加主機(jī)系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，尤其是在您需要監(jiān)控多個(gè)編碼器時(shí)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是絕對(duì)值編碼器可以降低系統(tǒng)對(duì)電噪聲的敏感度。與脈沖計(jì)數(shù)增量編碼器不同，絕對(duì)值編碼器允許系統(tǒng)通過(guò)從二進(jìn)制輸出讀取錯(cuò)誤校驗(yàn)碼或通過(guò)串行總線(xiàn)以數(shù)字方式執(zhí)行此操作來(lái)計(jì)算位置。
在同一系統(tǒng)中組合多個(gè)絕對(duì)值編碼器也比使用增量編碼器更容易。典型的例子是工廠(chǎng)自動(dòng)化和多軸機(jī)器人。監(jiān)控多個(gè)增量編碼器的輸出可能很復(fù)雜，并且可能需要強(qiáng)大的處理能力，但來(lái)自單個(gè)絕對(duì)編碼器的讀數(shù)更好，特別是如果它們可以連接到中央通信總線(xiàn)。容易完成。
當(dāng)絕對(duì)值編碼器有優(yōu)勢(shì)時(shí)
到目前為止，您應(yīng)該了解絕對(duì)值編碼器和增量編碼器之間的主要區(qū)別?？紤]一些通常使用絕對(duì)值編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域。
其中，在機(jī)器人領(lǐng)域呈現(xiàn)快速擴(kuò)張。滲透到多個(gè)領(lǐng)域，從遠(yuǎn)程手術(shù)等醫(yī)療應(yīng)用（需要大量準(zhǔn)確的位置信息來(lái)監(jiān)測(cè)和控制手術(shù)機(jī)器人手臂）到自動(dòng)化裝配、焊接和噴涂等工業(yè)用例。展望未來(lái)，家庭支持機(jī)器人的未來(lái)尤其令人期待。這將受益于絕對(duì)編碼器提供的速度和易用性。
隨著行業(yè)繼續(xù)追求數(shù)字轉(zhuǎn)換以及增量編碼器和絕對(duì)值編碼器之間的價(jià)格差距縮小，絕對(duì)編碼器的應(yīng)用將幾乎無(wú)窮無(wú)盡。消費(fèi)設(shè)備市場(chǎng)也有很多機(jī)會(huì)。無(wú)論是用于機(jī)械控制，如自動(dòng)門(mén)、相機(jī)云臺(tái)、空調(diào)設(shè)備的智能控制、工廠(chǎng)自動(dòng)化、車(chē)輛的電氣子系統(tǒng)，絕對(duì)編碼器的高性能和對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)人員的預(yù)算越來(lái)越友好。它正在成為一種選擇。
針對(duì)位置反饋的工程師選擇
絕對(duì)值和增量編碼器在性能、價(jià)格和用戶(hù)體驗(yàn)方面的差異使得為您的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇正確的編碼器類(lèi)型至關(guān)重要。隨著價(jià)格差異的縮小和技術(shù)的不斷變化，絕對(duì)值編碼器相對(duì)于增量編碼器的優(yōu)勢(shì)將成為越來(lái)越多領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員在考慮位置反饋能力時(shí)的首選。
旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)解析
什么是旋轉(zhuǎn)編碼器？
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種連接到電機(jī)/軸組件的機(jī)電設(shè)備，以準(zhǔn)確報(bào)告旋轉(zhuǎn)軸的位置、速度和加速度。旋轉(zhuǎn)編碼器（又名軸編碼器）感測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的角位置和運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械位移生成數(shù)字輸出信號(hào)。相反，線(xiàn)性編碼器檢測(cè)沿直線(xiàn)的機(jī)械位移。
旋轉(zhuǎn)編碼器的種類(lèi)
旋轉(zhuǎn)編碼器主要有兩種類(lèi)型：增量式和絕對(duì)式。
增量旋轉(zhuǎn)編碼器報(bào)告位置或相對(duì)位置的變化。使用增量旋轉(zhuǎn)編碼器的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需要在啟動(dòng)時(shí)或斷電后“歸位”。
絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器能夠在通電后立即報(bào)告位置信息，即使在上次使用期間電源中斷。無(wú)需校準(zhǔn)即可找到始終已知的絕對(duì)（起始）位置。
旋轉(zhuǎn)編碼器也有三種主要技術(shù)類(lèi)型：
光電編碼器
光電旋轉(zhuǎn)編碼器有一個(gè) LED 光源、一個(gè)帶有槽狀開(kāi)口的旋轉(zhuǎn)盤(pán)和一個(gè)光電傳感器。當(dāng)圓盤(pán)隨著軸旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生光脈沖，這些光脈沖通過(guò)電子電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字方波。
磁性編碼器
磁性旋轉(zhuǎn)編碼器有一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪，其周?chē)幸幌盗写艠O。當(dāng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它經(jīng)過(guò)一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)變化并將反饋轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)的電路。
旋轉(zhuǎn)編碼器主要用途
旋轉(zhuǎn)編碼器用于監(jiān)視和/或控制各種機(jī)械系統(tǒng)。例如，工業(yè)自動(dòng)化中使用旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)控制傳送帶的速度和方向。
旋轉(zhuǎn)編碼器也用于伺服電機(jī)反饋，以控制速度以及多軸運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)編碼器直接安裝在包裝/貼標(biāo)機(jī)、紡織機(jī)械和材料處理設(shè)備的電機(jī)軸上。
其他旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用包括AGV、飛行模擬器、計(jì)量泵等。
選擇旋轉(zhuǎn)編碼器關(guān)鍵點(diǎn)
假設(shè)您已確定您的應(yīng)用需要絕對(duì)或增量旋轉(zhuǎn)編碼器，則選擇旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)的主要考慮因素是尺寸和軸類(lèi)型。
尺寸
您需要了解集成旋轉(zhuǎn)編碼器的系統(tǒng)的空間要求。
關(guān)鍵測(cè)量包括：
外殼直徑
外殼輪廓（高度）
軸/孔徑
軸類(lèi)型
旋轉(zhuǎn)編碼器可以有實(shí)心軸或空心軸，您需要哪種類(lèi)型取決于您應(yīng)用中的輸入軸類(lèi)型。選擇正確的配件和安裝布置以確保正確對(duì)齊也很重要。
環(huán)境因素
一旦您選好了旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械規(guī)格，您還需要考慮操作環(huán)境。通過(guò)選擇專(zhuān)為在苛刻條件下運(yùn)行而設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)編碼器，可以減輕灰塵、振動(dòng)、極端溫度、濕氣和其他污染物的影響。
分辨率
分辨率是指編碼器可以檢測(cè)到的最小測(cè)量單位。對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器，分辨率是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) (PPR)。并非所有應(yīng)用都需要相同水平的定位精度，編碼器控制器的最大輸入頻率也是一個(gè)因素
