增量式和絕對值編碼器，哪個更好？
發布時間：
2023-08-29 17:22
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在伺服系統選型的過程中，有不少萌新和伙伴對編碼器如何選型，難以決策。小奧來和大家聊聊伺服電機編碼器的入門小知識，非常有助于你高效、靠譜選型。
你知道，伺服系統為什么具有高精度，這種得天獨厚的優勢呢？核心因素之一就是它擁有個神器“伺服編碼器”。
伺服編碼器是一種反饋信息的傳感器，安裝在伺服電機尾端，用于測量伺服電機軸旋轉角度、旋轉速度、位置等信息，然后通過PLC將控制指令和反饋信息相對照，如果有差異，就進行修正，從而實現設備高精度運行。
這個過程類似于掛牌匾。
上圖中的紅衣同事，就等同于“伺服編碼器”，專門用來反饋現實位置、角度等信息，幫助你把牌匾掛正。
編碼器的核心部件——編碼圓盤（碼盤），以及與之搭配的部件，是我們著重需要關注的部分，因為這兩部分的差異，直接決定編碼器的分辨率，影響伺服電機的精度。
由于定義、技術、部件等不同，編碼器分類有很多，而且各自精度不一。所以，在選型之前，很有必要了解各種編碼器的特性，從而確定哪一種更適合你的工況。（注：以下分類不囊括所有，僅對市面上常用的伺服編碼器加以描述）
A.從工作原理劃分
1)光電編碼器(簡稱光編)
工作原理：光編是一種利用光學原理進行測量的設備，它由LED光源（通常是紅外光源）和光電探測器組成，二者分別位于編碼器碼盤兩側。碼盤由塑料或玻璃制成，上面間隔排列著一系列透光和不透光的線或槽。碼盤旋轉時，LED光路被碼盤上間隔排列的線或槽阻斷，從而產生兩路典型的方波A和B正交脈沖，可用于確定電機軸的旋轉和速度。
特點：光編精度優于磁編，具有高分辨率、穩定性強等特點。但由于碼盤材質的特殊性以及碼盤與探測器距離太近，所以光編內部必須保證無塵環境。
適合工況：適用于對位置和速度要求較高的應用場景，比如有軌跡要求的精密雕刻、快速模切、高速旋轉、高精度測量等。值得注意的是，光編價格較高，不太適合低成本應用。
工作原理：磁編是近年來才逐漸大規模使用的類型，它是一種利用磁場原理進行測量的設備，包括一個磁場發生器和磁敏元件。主要是在電機軸上安裝一塊磁鐵，磁鐵跟隨電機軸一起旋轉，然后在后端蓋上安裝一塊電路板，電路板中間有一個磁場感應芯片，能夠測量出磁場的角度，從而判定出電機軸的旋轉角度、角速度。
特點：相較于光學編碼器，磁性編碼器的優勢在于更耐用、抗振和抗沖擊，非常適合惡劣環境。但是磁編響應速度較慢，不能勝任高速運動負載的位置反饋，同時磁干擾會對磁編造成影響，所以磁編的分辨率和精度相對較低。
適合工況：適用于汽車電子、物料搬運/分揀、AGV車輪、輸送帶傳輸、工業控制等對位置和速度要求不那么嚴格的應用場景。同時，磁編價格相對較低，性價比較高。
B.從碼盤技術劃分
1)增量式編碼器
*增量式碼盤圖
工作原理：增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90，從而可方便的判斷出旋轉方向，而Z相為每轉一個脈沖，用于基準點定位。
特點：優點是原理構造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。缺點是一旦切斷電源，會導致位置信息丟失。而且再次接通電源，需執行原點返回才能夠重新開始運行。
比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。
適合工況：適用于數控機床及機械附件、機器人、自動裝配機、自動生產線、紡織機械、包裝機械(定長)、印刷機械(同步)、木工機械、塑料機等場景。可以說精度、穩定性都不錯，價格又適宜，所以應用很廣。
*絕對值碼盤圖
工作原理：絕對值編碼器是直接輸出數字的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，每條道上有透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件，當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成從2的零次方到2的n-1次方且唯一的2進制編碼。碼道數越多精度越大，目前國內已有17位、23位絕對值編碼器。
特點：優點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出與位置相對應且唯一的數字碼，不受停電、干擾的影響。也就是說，哪怕停電了，絕對值編碼器只要上電就能知道自己現在所處的位置。缺點是結構、電路比較復雜，技術要求高。
適合工況：適用于特殊機床、紡織機械、灌溉機械、造紙印刷、水利閘門、機器人及機械手臂、精密測量設備、電梯等精密設備。絕對值編碼器抗干擾特性、數據的可靠性更強一些，但價格也更加昂貴。
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