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。根據當前角度發送特定信號，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。

隨著未來控制系統變得更加復雜，遠程控制機器人預計將迅速發展，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，連接到旋轉軸上，小凹槽由光學傳感器讀取。它的結構看起來像固定在軸上的CD。這種結構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：數字和模擬。

數字方式：
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量。然而，可能會出現通信延遲，并且發送和接收設備都需要專用收發器。
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。在光學系統中，格雷碼通常用作旋轉盤的編碼技術。

格雷碼是一種數字編碼，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。

要將普通二進制數轉換為格雷碼，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。當電機旋轉時，附在軸上的磁鐵隨之旋轉并自行發電。通過使用產生的電力將位置信息寫入非易失性存儲器，實現了無電池操作。