Оба измеряют угол поворота, но работают по-разному. Когда нужно считать импульсы, а когда достаточно знать положение? Разбираем ключевые отличия, плюсы и минусы, чтобы сделать правильный выбор.

Энкодеры бывают двух основных типов: инкрементальные и абсолютные. На первый взгляд, они делают одно и то же — измеряют угол поворота вала. Но принципы их работы, возможности и области применения кардинально отличаются.

Ошибиться с выбором типа энкодера — значит обречь себя на постоянные проблемы: то положение "уплывает" после перезагрузки, то нулевую метку никак не поймать, то точности не хватает.

В этой статье мы разберем оба типа, сравним их по ключевым параметрам и дадим практические рекомендации по выбору.

Инкрементальные энкодеры: счетчик импульсов

Инкрементальный энкодер можно представить как счетчик. Он не знает, где находится вал, но он считает, на сколько шагов он повернулся.

Как работает

Принцип действия:
На диске (оптическом или магнитном) нанесены равномерные метки. При вращении датчик генерирует импульсы каждый раз, когда мимо проходит очередная метка. Количество импульсов пропорционально углу поворота .

Выходные сигналы:

• Канал A и B. Два сигнала, сдвинутых на 90 градусов. По ним можно определить не только скорость, но и направление вращения (какой канал "опережает").
• Канал Z (нулевая метка). Один импульс за оборот. Используется для привязки к абсолютному положению.

Как определяют положение:
Устройство (контроллер, привод) просто считает количество импульсов от некоторой начальной точки. Например, при включении станка ось "едет до упора", находит нулевую метку и обнуляет счетчик. После этого, зная, сколько импульсов пришло, можно определить текущее положение.

Плюсы инкрементальных энкодеров

Минусы инкрементальных энкодеров

Где применяются

Инкрементальные энкодеры используют там, где:

• Не требуется абсолютное положение при включении (можно "съездить на базу").
• Важна скорость и простота.
• Цена имеет значение.

Типичные применения:

• Простые конвейеры.
• Скоростные приводы, где важна скорость, а не точное положение.
• Вспомогательные оси станков.
• Тахометры (измерение скорости).

Абсолютные энкодеры: знают свое место

Абсолютный энкодер — это как часы со стрелками. Он всегда знает, где находится, даже если его выключили и включили снова.

Как работает

Принцип действия:
На диске нанесен уникальный код (в двоичном, сером или другом коде) для каждого возможного положения вала. При вращении датчик выдает не импульсы, а цифровой код, соответствующий текущему углу .

Для измерения многооборотного положения (больше одного оборота) используются два способа:

1. Механический счетчик оборотов. Дополнительные кодовые диски, соединенные зубчатой передачей, отсчитывают количество полных оборотов основного вала .
2. Электронный счетчик (Wiegand-сенсор). Специальный датчик, питающийся от вращения, подсчитывает обороты без батарейки .

Выходные сигналы:

• Параллельный интерфейс. Много проводов (до 20-30), каждый бит передается по отдельной линии. Устаревший, но быстрый способ.
• Последовательные интерфейсы (SSI, BiSS, EnDat, Profibus, CANopen). Данные передаются по нескольким проводам (обычно 4-6). Современный стандарт.

Плюсы абсолютных энкодеров

Минусы абсолютных энкодеров

Где применяются

Абсолютные энкодеры используют там, где:

• Нельзя терять положение при отключении питания.
• Невозможно или нежелательно искать "ноль" при каждом включении.
• Требуется высокая надежность и точность.

Типичные применения:

• Станки с ЧПУ (особенно оси, где нужно помнить положение инструмента).
• Роботы (положение каждого сочленения должно быть известно всегда).
• Медицинское оборудование (томографы, хирургические роботы).
• Краны, подъемники, лифты (безопасность).
• Следящие системы (антенны, солнечные панели).

Сравнительная таблица

Как выбрать: практические рекомендации

Когда брать инкрементальный энкодер

1. Вам нужно измерять скорость, а не положение. Для тахометра инкрементальный энкодер идеален.
2. При каждом включении можно "съездить на базу". Например, у станка есть концевики, и ось может найти ноль при запуске.
3. Бюджет ограничен.
4. Рабочие обороты очень высоки.

Когда брать абсолютный энкодер

1. Положение должно быть известно всегда. Например, у робота схват должен знать свое положение даже после аварийного отключения.
2. Нельзя или сложно "ездить на базу". Ось может быть труднодоступной, или поиск нуля занимает слишком много времени.
3. Требуется высокая надежность и помехозащищенность.
4. Система может быть остановлена в любой момент и должна продолжить работу без референции.

Что важнее: точность или надежность?

• Если вам нужна максимальная точность в пределах одного оборота, современные абсолютные энкодеры уже догнали инкрементальные (до 20-23 бит, это миллионы шагов на оборот).
• Если вам нужна надежность в условиях помех, абсолютный энкодер с последовательным интерфейсом предпочтительнее — цифровой сигнал не боится наводок так, как аналоговые импульсы.

Типовые неисправности

Вместо заключения

Выбор между инкрементальным и абсолютным энкодером — это не вопрос "что лучше", а вопрос "что нужно именно вам".

• Инкрементальный энкодер — простой и дешевый счетчик, который нужно обнулять при старте.
• Абсолютный энкодер — более сложное и дорогое устройство, которое всегда помнит свое место.

Если ваш энкодер (любого типа) сломался — привозите на бесплатную диагностику. Мы определим, можно ли его отремонтировать, или проще заменить. А если нужно заменить — поможем подобрать аналог.