绝对编码器——无论是旋转的还是线性的——通过给编码器上的每个位置分配一个唯一的值来跟踪轴的位置,这样无论被测量的轴位于哪里,它的确切位置都可以确定。因为每个位置都是唯一标识的,所以即使编码器已经关机并重新启动,这也成立——不需要在通电后重新定位编码器来确定它的位置。
对于大多数绝对旋转编码器,决议定义为位,或二进制词。编码器盘的圆周上有同心圆轨道(以及相应数量的传感器——每个轨道一个),每个轨道代表一个分辨率。
要将分辨率比特转换为编码器可以检测到的每轴旋转位置的数量,只需将数字2提高到比特数的幂。例如,一个8位编码器将能够测量每个轴旋转的256个位置(28), 16位编码器每转可以测量65,536个位置(216).
但是,如果编码器在测量过程中进行了不止一次旋转呢?绝对旋转编码器的基本类型-如上所述-被称为单圈编码器,它使用一个编码盘。虽然单圈编码器可以在一圈编码器中跟踪一个轴的位置,但每一圈的位置值都会重复,编码器无法确定已经完成了多少圈。因此,像绕线和输送这样的应用——在一个方向上连续移动——或者那些在改变方向之前需要很长的行程的应用,通常会超过一个编码器圈,因此,就失去了跟踪绝对位置的能力。
另一种绝对旋转编码器被称为多圈编码器,它不仅可以跟踪一圈内的位置,还可以跟踪编码器旋转的次数,最多可达4096转在典型的设计。多圈编码器有几种变体,包括那些使用齿轮连接的多个磁盘的编码器,以及那些使用电子计数器来跟踪匝数的编码器。对于那些使用多个齿轮传动的磁盘,编码器的总分辨率是所有磁盘分辨率的总和。因此,如果一个多圈编码器拥有一个具有10位分辨率的主盘和一个具有8位输出的副盘,那么它的总分辨率将为18位,并能够测量262144个惟一的位置值(218).
二进制和格雷码
当编码器输出通过并行或串行接口(另一种传输方式是通过总线接口),输出通常以二进制代码的修改形式给出,称为格雷码。标准的二进制代码由一系列的1和0组成,它们随编码器的每个位置或步长而变化。但这给数据传输带来了一个问题,因为有些步骤涉及到不止一个数字的变化。
例如,从步骤3到步骤4,二进制代码从0011变化到0100,三位数变化状态。因为数字不可能在完全相同的时间改变,编码器可以读取一个状态下的前两位数字,但当读取第三和第四个数字时,状态可能再次改变,给出一个混合的、不正确的位置读数。格雷码通过每一步只改变一个数字来避免这个问题。
绝对线性编码器
绝对线性编码器还要为每个位置分配一个惟一的值,但在本例中,该值由沿线性比例的代码模式决定。由编码器的读头检测的测量单元按特定的模式排列,以提供一个二进制代码,表明编码器长度上的位置。因此,分辨率通常由编码器可以测量的最小距离给出——以微米(μm)或纳米(nm)为单位——而不是以比特为单位。
了下:线性运动技巧