Różnica między enkoderami absolutnymi i przyrostowymi

Wykrywanie ruchu kątowego i liniowego jest kluczową funkcją kontrolującą maszyny w fabryce elektroniki. Mikrokomputery w tych maszynach często potrzebują informacji o położeniu, kierunku obrotu i prędkości obrotu wału lub osi, które należy przekształcić w postać cyfrową. Enkodery optyczne są urządzeniami elektromechanicznymi używanymi do pomiaru położenia kątowego lub liniowego. Te stosowane do wykrywania kątowego są powszechnie nazywane enkoderami obrotowymi lub wałkowymi. Są one coraz częściej wykorzystywane do wielu prac związanych z urządzeniami konsumenckimi i przemysłowymi. Enkodery obrotowe lub enkodery wałkowe mogą w zasadzie być absolutne lub przyrostowe. Enkoder absolutny dostarcza informacje o pozycji w przypadku utraty zasilania, natomiast enkoder inkrementalny jest stosowany tam, gdzie wymagana jest informacja o prędkości i kierunku. Oba mogą być używane z przesunięciami kątowymi i liniowymi, ale działają inaczej. Przyjrzyjmy się szczegółowo, jak różnią się od siebie.

Co to jest enkoder absolutny?

Enkoder absolutny ma unikalny kod dla każdej pozycji wału, który reprezentuje absolutną pozycję enkodera. Zapewnia bezpośrednio wyjście cyfrowe reprezentujące absolutne przesunięcie. Wartość rzeczywistej pozycji jest mierzona natychmiast po włączeniu systemu. Zatem enkoder absolutny nie potrzebuje licznika, ponieważ zmierzona wartość pochodzi bezpośrednio ze wzoru podziałki. Zapewnia wyjście cyfrowe odpowiadające bezpośrednio pozycji. Każda pozycja bitu jest oddzielnie kodowana za pomocą dedykowanej pary diod LED. Każdy kod reprezentuje bezwzględne położenie kątowe wału podczas obrotu. Dysk enkodera absolutnego wykorzystuje kod Graya, w którym jeden bit zmienia się naraz, co zmniejsza błędy komunikacji enkodera. Można je podzielić na enkodery jednoobrotowe i wieloobrotowe.

Co to jest enkoder inkrementalny?

Enkoder inkrementalny to urządzenie elektromechaniczne, które przekształca położenie kątowe wału w sygnały cyfrowe lub impulsowe. Generuje pewną liczbę impulsów na obrót, zapewniając impuls dla każdego przyrostu odpowiadającego obrotowi. Może mierzyć zmianę pozycji, a nie pozycji absolutnej. Dlatego nie może określić położenia względem znanego odniesienia. Liczba generowanych impulsów jest proporcjonalna do położenia kątowego wału. Enkodery inkrementalne są stosowane w aplikacjach, w których wymagana jest informacja o prędkości lub prędkości i kierunku. Za każdym razem, gdy urządzenie jest włączane lub resetowane, zaczyna odliczać od zera i generuje sygnał wyjściowy za każdym razem, gdy wał się porusza. Rodzaje enkoderów inkrementalnych mogą być dalej podzielone na enkodery kwadraturowe i tachometry.

Różnica między enkoderami absolutnymi i przyrostowymi

Podstawy enkoderów absolutnych vs. przyrostowych

- Oba są urządzeniami elektromechanicznymi używanymi do pomiaru położenia kątowego lub liniowego wału i przekształcania ich w sygnały cyfrowe lub impulsowe. Enkoder absolutny ma unikalny kod dla każdej pozycji wału, który reprezentuje pozycję bezwzględną enkodera, podczas gdy enkoder inkrementalny generuje sygnał wyjściowy za każdym razem, gdy wał obraca się o określony kąt, a liczba generowanych impulsów jest proporcjonalna do położenia kątowego wał. Enkoder inkrementalny może mierzyć zmianę pozycji, a nie pozycji absolutnej.

Zasada działania enkoderów absolutnych vs. przyrostowych

- Enkoder absolutny składa się z binarnie kodowanego dysku zamontowanego na wale w taki sposób, że obraca się wraz z wałem. Dzięki wielu kanałom wyjściowym każde położenie kątowe wału jest opisywane przez swój unikalny kod. Liczba kanałów wzrasta wraz ze wzrostem wymaganej rozdzielczości. W przeciwieństwie do enkodera inkrementalnego, nie jest to urządzenie zliczające, które nie traci informacji o pozycji w przypadku utraty zasilania. Z drugiej strony enkoder inkrementalny dostarcza sygnał wyjściowy dla danego przyrostu położenia kątowego wału, który jest określany poprzez zliczanie impulsów wyjściowych względem punktu odniesienia.

Efektywność kosztowa

- Matryca kodu dysku enkodera jest bardziej złożona, a ponieważ potrzeba więcej czujników światła, enkoder absolutny zazwyczaj kosztuje dwa razy więcej niż enkodery inkrementalne. Rozdzielczość jest ograniczona liczbą ścieżek na dysku enkodera, więc uzyskanie wyższej rozdzielczości bez dodawania kolejnych ścieżek jest droższe. Przeciwnie, enkodery inkrementalne są mniej złożone niż ich absolutne odpowiedniki, a zatem zazwyczaj są tańsze.

Stabilność

- Enkodery absolutne mogą zaoferować lepszą wydajność, dokładne wyniki i niższe całkowite koszty. Dzięki zdolności do zapewniania bezwzględnych odczytów kąta, nawet jeśli odczyt zostanie pominięty, nie wpłynie to na następny odczyt. Określony odczyt nie zależy od dokładności poprzedniego odczytu. Z drugiej strony enkoder inkrementalny musi być włączony przez cały czas pracy urządzenia. Za każdym razem, gdy nastąpi utrata zasilania, odczyt musi zostać ponownie zainicjowany, inaczej system wyświetli błąd. Spowalnia to wydajność systemu. Enkodery absolutne nie tracą informacji o pozycji w przypadku awarii zasilania.

Enkoder absolutny vs. przyrostowy: Tabela porównawcza

Podsumowanie enkoderów absolutnych vs. przyrostowych

Krótko mówiąc, enkoder inkrementalny musi być zasilany przez cały czas działania urządzenia. W przypadku awarii zasilania odczyt musi zostać ponownie zainicjowany lub system wprowadza błąd. Wręcz przeciwnie, enkoder absolutny potrzebuje mocy tylko podczas odczytu, a dzięki swojej zdolności do zapewnienia bezwzględnych odczytów kąta, konkretny odczyt jest niezależny od dokładności poprzedniego odczytu. Jednak matryca kodu dysku w enkoderze absolutnym jest bardziej złożona, a zatem zwykle kosztuje dwa razy więcej niż enkoder inkrementalny, który z drugiej strony jest mniej złożony, więc kosztuje mniej.