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Technical articleskuebler增量式編碼器和絕對式編碼器區(qū)別在哪里呢
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一、性質(zhì)不同
1、增量型編碼器:位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號,再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。
2、絕對型編碼器:因其每一個位置絕對、抗干擾、無需掉電記憶,已經(jīng)越來越廣泛地應用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制。
二、原理不同
1、增量型編碼器:在一個碼盤的邊緣上開有相等角度的縫隙(分為透明和不透明部分),在編碼器兩側(cè)安裝光源和感光元件。當碼盤隨工作軸旋轉(zhuǎn)時,每旋轉(zhuǎn)一個槽,光影都會發(fā)生變化。
經(jīng)過整形放大后,可以得到一定幅度和功率的電脈沖輸出信號,脈沖數(shù)等于旋轉(zhuǎn)的槽數(shù)。脈沖信號被發(fā)送到計數(shù)器進行計數(shù),從測量的數(shù)字可以知道圓盤旋轉(zhuǎn)的角度。
2、絕對型編碼器:絕對型編碼器因其高精度,輸出位數(shù)較多,如果仍采用并行輸出,每個輸出信號必須保證良好的連接,對于更復雜的條件隔離,電纜芯線多,這帶來很多不便,降低了可靠性。
因此,絕對型編碼器在多個數(shù)字。輸出類型,一般選擇串行輸出或總線型輸出,德國絕對編碼器串行輸出是常用的SSI(同步串行輸出)。
增量型編碼器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,有相應的脈沖輸出。利用后向判斷電路和計數(shù)器實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖個數(shù)的增減。計數(shù)起點可以任意設定,實現(xiàn)多個周期的無限積累和測量。
它還可以利用每個發(fā)射脈沖的z信號作為參考機械零位。脈沖數(shù)由編碼器光柵的行數(shù)決定。為了提高分辨率,可以利用相位差為90度的 A、B信號與原脈沖數(shù)相乘或替代高分辨率編碼器。
什么是增量式編碼器
增量式編碼器定義
增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)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度,從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向,而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖,用于基準點定位。
增量式編碼器的特點
1、體積小,精密,本身分辨度可以很高,無接觸無磨損、構造很簡單。
2、安裝隨意,接口形式豐富,機械壽命長。
3、抗干擾能力強,價格合理、可靠性高。
4、機械平均壽命可在幾萬小時以上
5、適合于長距離傳輸
其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息,存在零點累計誤差,抗干擾較差,接收設備的停機需斷電記憶,開機應找零或參考位等問題。
我們知道,旋轉(zhuǎn)編碼器有增量型、絕對值型之分,一般絕對值型編碼器要比增量型的價格貴好多;而絕對值型編碼器又分為單圈和多圈兩種,其中多圈型比單圈型的也是貴了不少。那么使用絕對值編碼器,尤其是選擇多圈絕對值編碼器的意義在哪里呢?絕對值編碼器都應用在哪些場合呢?
絕對編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤進行記憶的。
絕對編碼器由機械位置確定編碼,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數(shù),什么時候需要知道位置,什么時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器,絕對值旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器,以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取的編碼,當轉(zhuǎn)動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼一的原則,這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈絕對值編碼器。
增量型與絕對值型編碼器的主要區(qū)別在于:
①增量型編碼器是在機械軸旋轉(zhuǎn)時,每旋轉(zhuǎn)經(jīng)過一個固定的角度間隔,交替輸出一組脈沖編碼。
②絕對值型編碼器則始終是基于機械軸當前所在的角度,持續(xù)輸出其旋轉(zhuǎn)位置編碼。
而單圈與多圈絕對值編碼器的區(qū)別,僅僅是在角度位置編碼輸出量程上的不同而已,前者的量程只有一圈,而后者可以做到多圈旋轉(zhuǎn)位置測量。
不過,這并不意味著在位置測量應用中就一定要使用絕對值編碼器,也不是說在進行長距離位置檢測時就必須使用多圈絕對值編碼器。
事實上,對于很多傳動和運控設備應用來說,即使是使用增量型編碼器或者單圈絕對值編碼器,也一樣是可以實現(xiàn)所謂的多圈位置檢測和記錄功能的。
這里就非常有必要先來討論一下編碼器的測量應用場景了。
絕對編碼器應用場合
紡織機械、灌溉機械、造紙印刷、水利閘門、機器人及機械手臂、港口起重機械、鋼鐵冶金設備、重型機械設備、精密測量設備、機床、食品機械。
若沒有特殊要求,在測量物料進給距離時,就沒有必要采用絕對值反饋,充其量為了提升測量精度,可以使用單圈絕對值編碼器。
而如果要實現(xiàn)對物體的位置測量,就非常有必要考慮使用多圈絕對值型編碼器了,因為這將涉及到反饋編碼一性的問題。
反饋編碼的一性,指的是編碼器在一個特定的旋轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)不會出現(xiàn)重復的信號輸出,每個角度的位置編碼都是無二的。
增量型編碼器在旋轉(zhuǎn)時總是在重復著相同的脈沖編碼(例如:正交A/B相增量型編碼器的輸出,永遠都是A/B相0/1的編碼),所以其信號輸出是不具備一性的,單圈絕對值編碼器,可以在機械軸旋轉(zhuǎn)一圈范圍內(nèi),做到位置信號輸出的一性;
而多圈絕對值編碼器則可以實現(xiàn)在其多圈旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不出現(xiàn)重復的位置信號輸出。
無論是哪種絕對值編碼器,只要測量行程超出其圈數(shù)范圍,就一定會在旋轉(zhuǎn)過程中,以量程圈數(shù)為周期不斷輸出重復的位置編碼。
因此,盡管都能夠完成長距離位置測量任務,但在選用不同類型編碼器時,設備應用體驗卻大不相同。
使用增量型編碼器或者單圈絕對值編碼器,的確可以實現(xiàn)多圈位置檢測和記錄功能,但卻是需要依賴于設備系統(tǒng)的正常運行才能夠順利完成的:
在使用增量型編碼器進行位置測量時,需要設備的信號輸入系統(tǒng),基于編碼器側(cè)反饋的連續(xù)重復脈沖,進行位置計數(shù);
當使用單圈絕對值型編碼器處理多圈位置應用時,同樣需要設備系統(tǒng),在獲取反饋位置編碼的同時,對旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行累加計算;
這樣一來,設備運行時各種可能發(fā)生的意外狀況,如:控制程序運行異常、系統(tǒng)與編碼器之間電氣連接的斷開、設備故障或斷電停機、信號線路干擾...等,都將造成檢測運算中位置計數(shù)和圈數(shù)累加的錯誤或清零,從而相當于中斷了位置測量的進程。
因此,一旦出現(xiàn)上述這些情況,就必須在系統(tǒng)恢復時,對編碼器所在的位置軸,進行原點校準的初始化操作,這無疑延長了設備的停機時間。
而如果使用絕對值編碼器(包括單圈/多圈)進行位置測量,只要其目標量程(即測量行程)在編碼器圈數(shù)范圍內(nèi),設備系統(tǒng)就可以無需進行任何位置計數(shù)和圈數(shù)累加方面的算法處理,直接引用編碼器輸出的反饋數(shù)據(jù)。
換句話說,位置測量將僅取決于編碼器的反饋輸出,而與電氣控制系統(tǒng)無關,無論出現(xiàn)上述哪種電氣系統(tǒng)方面的意外故障,都不會因中斷檢測運算進程,而影響最終位置測量結果。這將幫助用戶省去設備恢復運行時那些復雜的原點校準初始化操作,從而縮短設備的停機時間,提升產(chǎn)線的總體運營效率。