绝对值编码器定义及工作原理

绝对值编码器:为每一个位置都提供唯一二进制代码的一种编码器。
绝对值编码器工作原理
绝对值编码器通过一个带若干透明和不透明窗口的转动圆盘,通过光接收器来采集通过转动圆盘的间断光束,将光脉冲信号转换成为电脉冲信号后,再由电子输出电路进行处理,并将电脉冲信号发送出去。

绝对值编码器的绝对值代码
绝对值编码器与增量型编码器之间主要的差别在于位置是怎么样来确定的。增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的,而绝对值编码器的位置是由输出唯一二进制代码的读数来确定的。因此,当电源断电或码盘移位时,绝对值编码器不会丢失实际位置。当绝对值编码器的电源一旦重启,新的位置值就会立即替代旧的位置值,而增量型编码器则需要设置零位标记。
输出代码用于指定绝对位置,很明显首选输出代码是二进制码,因为它可以很容易被外部设备所处理,但是,二进制代码是直接从旋转码盘上取得的,由于同时改变的编码状态位数超过一位,所以要求同步输出二进制代码很难。如:两个连续的二进制码编码7(0111)变到8(1000),可以注意到所有位的状态都发生了变化。因此,如果你试着读特定时刻的编码,要保证读数的正确性是很困难的,因为在数据改变的一瞬间,同时就有超过一位的状态发生变化。因此,很多时候,采用的是格雷码输出,格雷码在二个连续编码之间(甚至于从最后一个到第一个)只有一位二进码状态变化。格雷码通过一个简单的组合电路就可以很容易被转换为二进制码。如下图:

十进制码
二进制码
格雷码
0
0000
0000
1
0001
0001
2
0010
0011
3
0011
0010
4
0100
0110
5
0101
0111
6
0110
0101
7
0111
0100
编码器(encoder)在工业领域中,是指将位移转换成数字信号的传感器设备。编码器用于检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数,把角位移或直线位移转换成电信号。编码器特别是旋转编码器被广泛应用于机床、材料加工、电机反馈系统以及测量和控制设备等,如伺服电机需要配备编码器实现换相、速度及位置检测。
编码器有很多种,根据其刻度方法及信号输出原理,可分为增量编码器、绝对值编码器以及混合式三种,对于绝对值型编码器,还可再细分为单圈绝对值编码器和多圈绝对值编码器。
根据检测原理,编码器可分为光电编码器、磁性编码器,以及感应式和电容式。
按照编码器的安装形式,可分为实心轴和空心轴,其中空心轴又可细分为轴套型和通孔轴。
按照编码器的使用环境,可以分为工业负载型,重载型和防爆类型等。
常用不同类型编码器的特点:
增量式编码器
优势:原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,可靠性高,适合于长距离传输。
劣势:只能输出相对位置,不能输出轴的绝对位置,断电数据丢失。绝对值编码器
优势:无需记忆、无需找参考点、抗干扰特性、数据的可靠性、更高的分辨率、快速启动速度、多轴的精确运动控制、多种通信协议。
劣势:安装调试难度偏高。光电编码器
优势:体积小,精密,本身分辨度可以很高,无接触无磨损;寿命长,安装简便,接口形式丰富,价格合理。同一品种既可检测角度位移,又可在机械转换装置帮助下检测直线位移;多圈光电绝对编码器可以检测相当长量程的直线位移。
劣势:对户外及恶劣环境下使用提出较高的防护要求;测量直线位移需依赖机械装置转换,需消除机械间隙带来的误差;检测轨道运行物体易导致滑差。磁性编码器
优势:结构简单、抗恶劣环境、响应频率宽、易实现绝对位置输出、较低成本。
劣势:精度要求不能过高。中空轴编码器
紧凑,方便调节,适应多种应用场合。中空轴型编码器的轴径尺寸适应于电机的伸出轴,并且可通过弹簧片来灵活调节位置。安装的时候不需要额外的零件导致安装尺寸的增加。方便调节位置并且吸收负载的振动和冲击。
实心轴编码器
安装的时候需使用弹性联轴器,实心轴编码器的运行对于轴的对齐精度要求比较高。