增量与绝对系统

“绝对”和“增量”这两个术语在位置控制领域经常出现。确切的含义根据它们所使用的上下文而变化。例如，绝对和增量运动可以通过将其与绝对原始位置或最后已知位置相关联来指代电机完成的运动类型。绝对和增量反馈也可以指与电机一起使用的反馈设备的类型。在这篇博文中，我们将重点关注反馈系统，并希望为您澄清一些差异。

首先，让我们回顾一下增量反馈系统。一个例子如下所示。

通电后，光电编码器从电源接收电能，随着电机轴的转动输出数字脉冲信号。但是，当电源关闭时，编码器的电源也被切断，脉冲信号停止。此时，相对于起始参考位置的当前位置丢失了。要再次参考相同的原点位置，需要进行原点例行操作，这可能会占用正常操作之外的宝贵时间。  

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编码器是一种安装在电机轴上并使用数字脉冲跟踪电机位置的机电设备。通过计算编码器产生的脉冲数，可以通过简单的计算确定与最后已知位置的距离，从而验证电机是否处于目标位置。 

在编码器内部，有一个光发射器、一个边缘带有切缝的圆盘和一个光接收器。当编码器盘随电机轴旋转时，编码器盘上的狭缝将一侧的静态光源变成另一侧的闪光。另一侧的光接收器检测这些光脉冲，并以数字方式输出方波脉冲信号给上位控制器。如果编码器和电机之间的分辨率相同，则每一步都会产生一个脉冲。

在增量系统中，增量编码器是典型的反馈设备。增量编码器具有 2 或 3 通道（A/B 或 A/B/Z）输出。每个通道相当于编码器盘外缘上切缝的物理轨道（对于典型的编码器，每个 A/B 通道有 200 个切缝）。通道 A 和 B 的狭缝偏移或异相 90°，以便判断运动方向。第三个 Z 通道只是单个轨道上的一个狭缝，可以标记起始位置或计算转数。稍后有一张图片可以帮助解释这一点。

由于光学编码器依靠电力产生光脉冲，因此如果需要绝对位置跟踪，增量系统并不是最理想的。

在绝对系统中，添加一个电池以保持电源接通，以避免因任何原因需要循环供电时丢失位置信息。当系统通电时，电源会为电池充电，并为电机、驱动器和编码器通电，从而保存位置信息。当电源切断时，驱动器和编码器将使用电池作为电源，直到电池耗尽。此时，您将遇到与增量系统相同的问题。

 

 

 

在绝对系统中，绝对编码器是典型的反馈装置。绝对编码器具有与增量编码器相同的工作原理，但设计更复杂并增加了成本。

 

 

 

增量编码器和绝对编码器之间的区别。。。

 

 

 

增量编码器和绝对编码器之间的区别在于它可以输出的信息位数。从结构上看，绝对编码器的光盘上有更多的狭缝。请记住，增量编码器的光盘上有狭缝，以产生光脉冲。然而，每一步都会产生相同的脉冲，这并不是该位置独有的。在绝对编码器的光盘上，有多个不同大小的狭缝轨道。每个轨道都有自己的光发射器和接收器。因此，不只是接收一个信号，而是可以将多个信息比特组合起来形成唯一的“地址”。

学分：机械设计

 

 

 

例如，假设您有一个增量系统和一个绝对系统同时运行。在不看电机的情况下，将两个电机运行到位（假装您是远程机器操作员）。对于增量系统，您必须计算增量编码器从原点（0）位置产生的脉冲，以确定电机离原点的距离。对于绝对编码器，由于“地址”是唯一的，您将立即知道电机的位置。您将读取二进制数11111100，而不是计数脉冲数，十进制为252。对于8位信息，我们有多达256（28）个不同的唯一地址。伺服电机使用的许多编码器提供20位信息。

 

 

 

对于绝对系统，只要有电，电机位置总是已知的，因此可以在任何位置恢复操作，而无需执行返回原点操作。然而，电池是必要的，也需要库存和维护。增量系统不需要电池，但一旦断电，位置就会丢失。对于增量系统，归位例程是必须的。

 

 

 

下表突出了增量系统和绝对系统的优缺点。

还有其他选择吗？

 

 

 

增量系统和绝对系统都取决于电源，无论是来自标准电源还是电池。当电源耗尽时，位置跟踪丢失。还有一种技术正在增加其在市场上的影响力，它被称为磁编码器，或机械绝对编码器，有时称为“ABZO”传感器。在这种类型的编码器中，不再使用光发射器和接收器。相反，它使用分段环形磁铁和MR（磁阻）传感器来确定绝对位置（见下图）。为了跟踪独特的绝对位置的多次旋转，使用了一系列齿轮。

 

 

 

由于设计上的差异，这种类型的机械绝对反馈系统比绝对编码器更稳健，即使断电也能连续跟踪绝对电机位置。虽然它可能比绝对编码器提供的分辨率更低，但其更简单的设计和鲁棒性（针对热量、湿度和振动）可能适用于许多位置控制应用。由于其工作原理的不同，编码器分辨率对步进电机的益处不如对伺服电机的益处大。

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由于开环步进电机的精度，增量系统（带增量编码器）仍然是大多数应用中最受欢迎的系统选择。对于绝对式系统，ABZO传感器或磁性编码器为希望从机器设计中消除电池的工程师提供了一种低成本、紧凑、鲁棒的绝对式编码器替代方案。

 

重要的是选择最适合您的应用程序。

审核编辑 黄宇