增量編碼器和絕對(duì)值編碼器是什么

以下文章來源于AQ編碼，作者上海奧深精浦裘奮

工業(yè)編碼器是一類傳感器，是在工業(yè)自動(dòng)化閉環(huán)控制和數(shù)字化轉(zhuǎn)型物理感知重要的傳感器。關(guān)于傳感器的宣傳已很多，但是對(duì)于編碼器這么重要的傳感器，大家的認(rèn)識(shí)還是模糊的。

大家都知道后面有“傳感器”名字一類的傳感器，如壓力傳感器，溫度傳感器、稱重傳感器等，和一些簡單的開關(guān)類別傳感器，如接近開關(guān)、光電開關(guān)、超聲波開關(guān)。那么編碼器呢?這么重要的廣泛被應(yīng)用的傳感器，往往就被忽略跳過了。

在自動(dòng)化控制應(yīng)用中，編碼器作為傳感器大量廣泛被應(yīng)用。比如天天坐的電梯，電梯上下位移自動(dòng)控制都有編碼器，電梯運(yùn)行的高度、速度、轎廂門開度的傳感器都是編碼器。

大量的重點(diǎn)工程建設(shè)都有編碼器作為關(guān)鍵傳感器

大量的工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線上都有編碼器作為關(guān)鍵傳感器

編碼器可以是角度位置傳感器、機(jī)械位移傳感器，可以是速度傳感器、加速度傳感器，也可以是安全冗余的傳感器，也可以是操作手柄指令發(fā)送器傳感器。

編碼器實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)+內(nèi)部傳感原理能量轉(zhuǎn)換器+數(shù)字編碼的三位一體化的現(xiàn)代工業(yè)化的傳感器。它的感知輸出是經(jīng)過數(shù)字化編碼的，有可多達(dá)幾十位的數(shù)字信息，遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比接近開關(guān)、光電開關(guān)的傳感信息容量更大——它是最早進(jìn)入數(shù)字化的傳感器。

編碼器可以直接在電機(jī)上感知速度與位置

在機(jī)器人大量應(yīng)用的伺服電機(jī)上的伺服編碼器

機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)角位置傳感器，可以防機(jī)械碰撞，屬于安全保護(hù)類傳感器

編碼器可以有各種傳感器功能，這個(gè)還需要把增量編碼器和絕對(duì)值編碼器分開介紹。它們內(nèi)部的原理與輸出不同，作為傳感器功能也就不同了。

首先，編碼器是通過機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)感知測量的傳感器，它是機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的傳感器。

旋轉(zhuǎn)型編碼器有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸與被測量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸聯(lián)接，直線型編碼器與被測量的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械滑動(dòng)桿聯(lián)接。所以，編碼器是直接與機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)接共同運(yùn)動(dòng)，位置、速度變化的傳感器。

其次要說明，絕對(duì)值編碼器主要是用于位置位移傳感器反饋，而增量編碼器主要是用于速度、加速度傳感器反饋。

絕對(duì)值編碼器是編碼器內(nèi)部預(yù)先已有每一個(gè)位置唯一性的編碼，輸出信號(hào)是對(duì)于位置原點(diǎn)絕對(duì)值的，編碼器無需運(yùn)動(dòng)就可以有位置值讀取感知。

絕對(duì)值編碼器不需要?jiǎng)?，直接讀取位置感知。所以絕對(duì)值編碼器主要就是位置與位移傳感器。

增量型編碼器內(nèi)部是有限的AB兩相信號(hào)，編碼器軸不運(yùn)動(dòng)時(shí)AB相只有高低電平信號(hào)，只有編碼器軸在動(dòng)時(shí)，輸出時(shí)域性的脈沖信號(hào)。

如果增量型編碼器的轉(zhuǎn)軸沒有在旋轉(zhuǎn)，就沒有脈沖信號(hào)輸出。

因?yàn)樵隽烤幋a器不動(dòng)時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)是不完整的，AB相分別只有一個(gè)高低電平，只有動(dòng)起來了，才會(huì)有完整的傳感器功能，所以，增量編碼器主要是用于速度傳感器、加速度傳感器。

提高分辨率的增量編碼器主要是為了計(jì)算加速度感知。

簡單說絕對(duì)值編碼器適用于位置環(huán)閉環(huán)，與時(shí)間無關(guān)，是絕對(duì)位移傳感器;

增量編碼器適用于速度環(huán)閉環(huán)、加速度閉環(huán)，增量這兩個(gè)字就表明與時(shí)間有關(guān)，是速度傳感器。(滾動(dòng)條：速度的物理量綱是(增量單位長度)/單位時(shí)間。)

如果用增量編碼器用計(jì)數(shù)器積分器后作為測量位置，那就是要利用到控制器計(jì)數(shù)器算法了，包括記憶體，增加了出錯(cuò)后果。這與是否有電池?zé)o關(guān)。只要有計(jì)數(shù)器的存在，那就是增量的概念。

然后，在一些大型設(shè)備的位移測量，因?yàn)橛邪踩L(fēng)險(xiǎn)規(guī)避要求，會(huì)提出安全冗余要求，也就是要求除了在電機(jī)上已有的一個(gè)編碼器以外，在機(jī)械末端還要有第二個(gè)冗余編碼器，以獲得更高安全性。冗余就是要多一個(gè)備份更加安全的意思。

所以，第二編碼器又還是可以作為安全冗余傳感器。

這幾年芯片與傳感器的宣傳很熱，但是對(duì)編碼器作為傳感器的重要性重視得不夠。工廠裝備自動(dòng)化與數(shù)字化都離不開編碼器。尤其是較大型設(shè)備自動(dòng)化的安全性都離不開編碼器。

在我國的大型裝備或生產(chǎn)線上的關(guān)鍵部位上，大部分都還是在用德國與日本品牌的編碼器。主要是用戶對(duì)于編碼器可靠性一致性的品質(zhì)要求高，對(duì)于國產(chǎn)化編碼器的進(jìn)入還比較謹(jǐn)慎。

數(shù)字化、智能化工廠要發(fā)展推廣，國產(chǎn)化供應(yīng)鏈安全性要保證，就需要很好地重視起國產(chǎn)化編碼器。同時(shí)也需要編碼器企業(yè)的共同努力做好編碼器可靠性一致性。

為解除用戶對(duì)于國產(chǎn)化編碼器的擔(dān)憂，高質(zhì)量發(fā)展就需要誠信為先，質(zhì)量為本，杜絕虛假水分宣傳，老老實(shí)實(shí)做好國產(chǎn)編碼器的品質(zhì)可靠性一致性，做好企業(yè)的品質(zhì)質(zhì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈安全性的國產(chǎn)化替代。