什么是絕對編碼器？絕對編碼器的應用及原理

更新時間：2024-05-06

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什么是絕對編碼器？

絕對編碼器是輸出相對于原點的絕對角度的編碼器。

編碼器是將位置變化轉(zhuǎn)換為電信號并輸出的裝置。 Absolute是一個形容詞，在英語中是“絕對"的意思。根據(jù)當前角度發(fā)送特定信號，因此您無需先前的角度信息即可檢查當前角度。

大多數(shù)絕對式編碼器都是光電編碼器，當您想在通電后立即檢測角度，或者當您想保證角度檢測的可靠性時，使用這種編碼器。

絕對編碼器由于其可靠的角度檢測而在機器人領域迅速普及。具體用途如下。

隨著未來控制系統(tǒng)變得更加復雜，遠程控制機器人預計將迅速發(fā)展，對絕對編碼器的需求很可能也會增加。

絕對編碼器有一個刻有小凹槽的圓盤，連接到旋轉(zhuǎn)軸上，小凹槽由光學傳感器讀取。它的結(jié)構(gòu)看起來像固定在軸上的CD。這種結(jié)構(gòu)使得即使在電源打開時也可以準確讀取光盤的位置并輸出當前角度。

然而，由于讀取角度的機制很復雜，因此它們比檢測相對角度的編碼器更昂貴。信號傳輸方式也有兩種：數(shù)字和模擬。

數(shù)字方式：
抗噪聲能力強，但需要更多信號線。通過使用串行通信等傳輸通信，可以減少信號線的數(shù)量。然而，可能會出現(xiàn)通信延遲，并且發(fā)送和接收設備都需要專用收發(fā)器。
模擬方式
有兩根信號線，因此沒有延遲，但在傳輸過程中容易受到噪聲的影響。

根據(jù)以上特點，需要選擇適合用途的傳輸方式。

絕對編碼器有兩種類型：磁性和光學，但光學類型是最常見的。在光學系統(tǒng)中，格雷碼通常用作旋轉(zhuǎn)盤的編碼技術。

格雷碼是一種數(shù)字編碼，稱為交替二進制碼。這確保了相鄰位僅改變一位。這些用于確保可靠性。如果兩個或多個位同時變化，則由于精度問題而無法保證信號的可靠性。如果僅改變一位，則可以防止誤讀信號。

要將普通二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，請將二進制值向右移動一個字符，并與原始二進制值進行異或。例如，十進制數(shù)6用二進制表示為0110。將該位向右移動一位得到 0011。 0110 和 0011 異或為 0101。這是十進制 6 的格雷碼。

無電池絕對編碼器可與伺服電機一起使用。絕對編碼器利用小凹槽檢測絕對位置，并利用電池存儲位置信息，因此關閉電源后重新啟動時無需返回原點。但由于配備了電池，因此根據(jù)電池的壽命需要進行維護。

為了彌補這一缺點，各制造商正在銷售無電池絕對編碼器。無電池技術的原理因公司而異，但一個例子是非易失性存儲器的使用。當電機旋轉(zhuǎn)時，附在軸上的磁鐵隨之旋轉(zhuǎn)并自行發(fā)電。通過使用產(chǎn)生的電力將位置信息寫入非易失性存儲器，實現(xiàn)了無電池操作。