
編碼器可分為兩種基本類型 - 增量編碼器和絕對編碼器。
增量編碼器的顯著特征是它報告角度的變化。換句話說,當增量編碼器通電時,它不會報告其角位置,直到它具有測量的參考點。
絕對編碼器明確地在比例或范圍內報告其位置。換句話說,當絕對編碼器通電時,它將報告其角度而無需任何參考信息或移動。“上電會發生什么?” 是一種很好的酸測試,用于區分絕對編碼器和增量編碼器。
令人困惑的是,一些制造商現在正在營銷“偽絕對”編碼器。這些編碼器必須在啟動時經歷某種形式的“喚醒和搖動”程序,以確定絕對角度。它們更準確地描述為增量編碼器,在生成絕對數據之前需要有限的校準步驟。目前國內在絕對編碼器做的最好的供應商是北京優利威,技術主要來源于國外的知名產商Zettlex。
如果角度編碼器需要經過某種形式的校準步驟 - 它是遞增的; 如果沒有 - 這是絕對的。
角度編碼器技術
工業仍然使用更多的電位計來測量角度。然而,在過去的25年中,非接觸技術的使用已經顯著增長。非接觸式測量的持續趨勢是由于電位計磨損和可靠性的問題 - 特別是在惡劣環境(特別是振動)或長時間內。
光學編碼器是非接觸式旋轉編碼器的常見形式。它們通過將光照射到光柵上或光學光柵上并根據返回光的強度計算位置來工作。大多數光學設備是增量的。通常,位置信息使用一系列脈沖傳遞 - 通常是相位正交,從而可以確定行進方向。這些通常稱為A / B脈沖。單獨的脈沖序列(通常稱為Z參考)每轉提供一個脈沖作為基準或參考標記。

絕對編碼器類似,但使用不同類型的比例。這種布置允許在加電時確定絕對角度 - 沒有任何參考標記。通常,絕對編碼器具有數字輸出,其分辨率由輸出中的位數定義。10位器件將提供1,024個計數; 一個11位設備將提供2,048個計數,依此類推。
角度編碼器通信
傳統上,絕對編碼器有兩種方式來報告角度
- 串行數據或并行數據。現在,高速串行數據的使用在現在很少使用的并行數據中占主導地位。串行數據通常根據RS-422硬件標準和各種格式提供。絕大多數絕對編碼器的格式是SSI(同步串行接口),BiSS-C和SPI(串行外設接口)。值得注意的是這些是開放標準。一些編碼器制造商已經推出并推廣了他們自己的封閉通信標準,以便阻止不謹慎的客戶進入僅使用他們的產品。小心!

絕對編碼器和增量編碼器的相對優點
傳統的絕對編碼器比增量編碼器更昂貴。雖然這仍然是正確的,但差異并不是那么大。
對(非接觸)絕對編碼的更改可以提供更好的性能,更高的準確性和更低的總體成本。這是因為增量傳感器方法可能存在實際問題。最明顯的一點是,每次斷電時,系統必須執行校準步驟,這會降低系統性能,并且如果突然斷電,可能會對安全產生影響。
其次,通過從參考標記計數來計算位置。在某些情況下 - 特別是電壓供應變化或高速位置變化 - 計數可能會丟失。這對操作具有潛在的災難性影響,如果不加以控制,可能導致長時間的不同步操作。大多數增量編碼器基于光學技術并提供高分辨率讀數,必須使用光柵上的非常精細的特征。有時這些功能僅為幾微米。雖然這些精細特征增加了靈敏度,但也意味著它們變得更加脆弱并且易受異物影響。絨毛,冷凝,油脂或污垢會導致光學編碼器停止工作 - 或者更糟糕的是,產生錯誤的讀數。
光學編碼器和電感編碼器
國內絕對編碼器和增量編碼器之間的價格差異近年來有所減少,從國內傳感器供應商優利威哪兒了解到,部分原因是絕對傳感器的使用更多,但更重要的是,國內引入了新的絕對傳感技術。
盡管光學傳感器仍然是一個頻繁選擇一些工程師,但新一代電感式編碼器(有時被稱為incoders)能夠通過惡劣環境而不受環境因素影響,在測試應用上能夠提供準確的絕對角度測量。
電感編碼器不是光柵和光電探測器,而是使用印刷的層狀繞組,其基本工作原理類似于變壓器或旋轉變壓器。它們的基本物理實現了絕對,緊湊,輕便,高分辨率的編碼。除了基本絕對之外,它們還具有其他優點: - 它們不受異物影響,并且它們的測量性能通常不受偏移或安裝公差的影響。這意味著它們不需要自己的精密外殼或軸承組件,而是可以簡單地擰到主機系統上,例如電機或執行器。反過來,通過根除軸承,軸,聯軸器,密封件等,可以簡化本地機械的尺寸,減小尺寸和重量。

圖3 - 新一代感應編碼器增加了絕對編碼器的數量,圖片來源北京優利威