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旋转编码器是一种经过验证的流行解决方案，用于测量旋转轴的速度，运动方向或位置。有几种不同的类型，主要的两种是绝对编码器和增量编码器。是如何工作的？有什么不同？如何为应用选择合适的类型？
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编码器的工作原理
顾名思义，绝对编码器直接输出正在测量的轴的精确位置。每个旋转点都有一个唯一的位置值或数据字，它在与轴一起旋转的圆盘上编码。光盘上唯一代码的数量决定了可以表达位置的精度。编码器一打开就使用光学，电容或磁传感器读取代码并生成有效输出。也没有必要建立参考或转动轴让传感器确定位置，即使暂时断电也可以跟踪位置。 图1：绝对编码器的光盘为每个位置提供唯一代码，使输出立即生效并确定编码器分辨率。 编码器的分辨率以对应于一次旋转的唯一数据字数的位表示。 绝对式编码器有单圈或多圈两种类型，单圈版本可在360°的一整圈内提供位置数据，可在轴的每次旋转中重复。 多匝型具有匝数计数器，使得编码器不仅能够输出轴位置而且能够输出转数。 考虑增量编码器：这些编码器通过轴旋转时产生脉冲来运行。 输出通常是两个90°异相的方波，需要额外的电路来跟踪或计数这些脉冲。 图2：增量编码器产生90°异相的脉冲波形。 增量编码器的分辨率表示为每转脉冲数（PPR），相当于来自任一方波输出的高脉冲数。可以阅读CUI关于PPR的博客文章，了解有关此主题的更多信息。 通过检查图2，可以看到只有四个不同的，重复的输出状态。因此，增量编码器必须参考已知的固定位置以提供有意义的定位信息。这个“主”位置是编码器的索引脉冲。然后通过跟踪来自索引脉冲的旋转的相对增量变化来计算轴的绝对位置。每次打开编码器或临时断电后都需要此参考过程，因此必须先旋转轴才能知道位置。该过程比从绝对编码器获得不需要初始旋转的位置慢。 |
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绝对与增量：选择标准
绝对编码器比增量类型更复杂，因此通常更昂贵。虽然价格差异正在缩小，但增量编码器通常更适用于简单监控速度，方向或相对位置。另一方面，在某些情况下绝对编码器是更好的选择。 绝对编码器的主要优势在于保持轴的位置，从而可立即获得位置数据，而无需等待归位或校准序列完成。这样即使在编码器关闭时轴位置发生变化，系统也可以更快地启动或从电源故障中恢复。 选择绝对编码器的另一个原因是在激活或移动任何机制之前，在启动时立即需要位置信息。这可能是从开始位置沿错误方向旋转轴可能损坏设备或对用户造成危险的情况。 此外，由于绝对编码器实时提供真实位置，因此数字系统可以通过中央通信总线轮询编码器，以最小延迟捕获位置。使用增量编码器连续跟踪位置更加困难，因为通常需要使用外部电路来使用正交解码来跟踪所有脉冲，这会增加主机系统的开销，尤其是在必须监视多个编码器的情况下。 图3：绝对编码器为码盘的每个位置生成一个独特的数字“字”，相当于规定的分辨率。 另一个好处是使用绝对编码器有助于降低系统对电噪声的敏感性。与脉冲计数增量编码器不同，绝对编码器允许系统从二进制输出读取错误检查的代码，或通过串行总线以数字方式读取，以计算位置。 此外，在同一系统中组合多个绝对编码器也比使用增量编码器更容易。典型的例子包括工厂自动化或多轴机器人。监视多个增量编码器的输出可能变得复杂并且需要大量处理能力，而来自各个绝对编码器的读数更容易被解释，特别是当它们可以连接到中央通信总线时。 |
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绝对编码器的机会
现在应该很好地理解绝对编码器和增量编码器之间的关键差异。来看一看通常使用绝对编码器的应用领域。 其中，机器人技术是一个快速发展的领域，正在渗透医疗保健领域的众多领域 - 例如远程外科手术，它依赖于大量精确的位置信息来监测和控制手术机械臂 - 以及工业用例，如自动装配，焊接，喷漆等。展望未来，家庭辅助机器人的可能性特别令人兴奋，并将受益于绝对编码器提供的速度和易用性。 随着企业不断追求数字化转型，随着增量编码器和绝对编码器之间的价格差距缩小，绝对编码器的应用范围几乎无穷无尽。消费者市场也有很多机会。无论是用于控制自动门，相机万向节，智能HVAC控制，工厂自动化还是电动汽车子系统等机制，绝对编码器都是设备设计人员的高性能和越来越经济的选择。 |
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工程师选择位置反馈
绝对编码器和增量编码器之间在性能，价格和用户体验方面的差异意味着为任何新产品设计选择正确类型的编码器至关重要。随着价格差距的缩小和技术的不断变化，绝对编码器提供的优势与增量型相比可以使它们成为设计师在越来越多的行业中首选的位置反馈职责。 |
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