电感式绝对编码器工作原理（恶劣环境下应用的电感式增量编码器和绝对编码器）

编码器可分为两种基本类型 - 增量编码器和绝对编码器。

增量编码器的显着特征是它报告角度的变化。换句话说，当增量编码器通电时，它不会报告其角位置，直到它具有测量的参考点。

绝对编码器明确地在比例或范围内报告其位置。换句话说，当绝对编码器通电时，它将报告其角度而无需任何参考信息或移动。“上电会发生什么？” 是一种很好的酸测试，用于区分绝对编码器和增量编码器。

令人困惑的是，一些制造商现在正在营销“伪绝对”编码器。这些编码器必须在启动时经历某种形式的“唤醒和摇动”程序，以确定绝对角度。它们更准确地描述为增量编码器，在生成绝对数据之前需要有限的校准步骤。目前国内在绝对编码器做的最好的供应商是北京优利威，技术主要来源于国外的知名产商Zettlex。

如果角度编码器需要经过某种形式的校准步骤 - 它是递增的; 如果没有 - 这是绝对的。

角度编码器技术

工业仍然使用更多的电位计来测量角度。然而，在过去的25年中，非接触技术的使用已经显着增长。非接触式测量的持续趋势是由于电位计磨损和可靠性的问题 - 特别是在恶劣环境（特别是振动）或长时间内。

图1 - 带参考脉冲的增量编码器示意图，图片来源北京优利威

绝对编码器类似，但使用不同类型的比例。这种布置允许在加电时确定绝对角度 - 没有任何参考标记。通常，绝对编码器具有数字输出，其分辨率由输出中的位数定义。10位器件将提供1,024个计数; 一个11位设备将提供2,048个计数，依此类推。

角度编码器通信

传统上，绝对编码器有两种方式来报告角度

- 串行数据或并行数据。现在，高速串行数据的使用在现在很少使用的并行数据中占主导地位。串行数据通常根据RS-422硬件标准和各种格式提供。绝大多数绝对编码器的格式是SSI（同步串行接口），BiSS-C和SPI（串行外设接口）。值得注意的是这些是开放标准。一些编码器制造商已经推出并推广了他们自己的封闭通信标准，以便阻止不谨慎的客户进入仅使用他们的产品。小心！

图2 - 带数字输出的10位绝对编码器原理图，图片来源北京优利威

绝对编码器和增量编码器的相对优点

传统的绝对编码器比增量编码器更昂贵。虽然这仍然是正确的，但差异并不是那么大。

对（非接触）绝对编码的更改可以提供更好的性能，更高的准确性和更低的总体成本。这是因为增量传感器方法可能存在实际问题。最明显的一点是，每次断电时，系统必须执行校准步骤，这会降低系统性能，并且如果突然断电，可能会对安全产生影响。

其次，通过从参考标记计数来计算位置。在某些情况下 - 特别是电压供应变化或高速位置变化 - 计数可能会丢失。这对操作具有潜在的灾难性影响，如果不加以控制，可能导致长时间的不同步操作。大多数增量编码器基于光学技术并提供高分辨率读数，必须使用光栅上的非常精细的特征。有时这些功能仅为几微米。虽然这些精细特征增加了灵敏度，但也意味着它们变得更加脆弱并且易受异物影响。绒毛，冷凝，油脂或污垢会导致光学编码器停止工作 - 或者更糟糕的是，产生错误的读数。

光学编码器和电感编码器

国内绝对编码器和增量编码器之间的价格差异近年来有所减少，从国内传感器供应商优利威哪儿了解到，部分原因是绝对传感器的使用更多，但更重要的是，国内引入了新的绝对传感技术。

尽管光学传感器仍然是一个频繁选择一些工程师，但新一代电感式编码器（有时被称为incoders）能够通过恶劣环境而不受环境因素影响，在测试应用上能够提供准确的绝对角度测量。

电感编码器不是光栅和光电探测器，而是使用印刷的层状绕组，其基本工作原理类似于变压器或旋转变压器。它们的基本物理实现了绝对，紧凑，轻便，高分辨率的编码。除了基本绝对之外，它们还具有其他优点： - 它们不受异物影响，并且它们的测量性能通常不受偏移或安装公差的影响。这意味着它们不需要自己的精密外壳或轴承组件，而是可以简单地拧到主机系统上，例如电机或执行器。反过来，通过根除轴承，轴，联轴器，密封件等，可以简化本地机械的尺寸，减小尺寸和重量。

图3 - 新一代感应编码器增加了绝对编码器的数量，图片来源北京优利威