绝对优势

要考虑伺服电机，电机必须是闭环系统的一部分，这意味着它需要位置反馈。两种常见的反馈器件是增量式和绝对式编码器。增量编码器传统上凭借速度、简单性和成本占据了最大的市场份额。现在，他们的市场份额正在缩小，因为绝对编码器提供了越来越多的数字功能和速度，以及稳步降低的价格点。

基础知识
增量编码器跟踪相对于启动时定义的某个主点的移动。绝对编码器，顾名思义，在它自己的绝对参考系内跟踪运动。当增量编码器启动时，必须在操作开始前将其重新安置。绝对编码器总是知道它的位置，它的主点可以通过电子方式任意重新定义。

这可能是一个巨大的好处。忘记不必回家20轴或30轴机器的明显时间节省。在各种应用中，重新编辑是不可行的，例如在磁共振成像等医学测试中，或在某些制造过程中。在汽车装配线上，执行器在自动框架内移动以进行焊接。如果发生停电，则重新编辑不仅仅需要时间，如果单位试图在现在被约束的方向上移动，则呈现损坏汽车身体或执行器本身的风险。在这些类型的应用中，绝对编码器不仅仅是一个不错的选择，他们是唯一的实用选择。

数字鸿沟
增量编码器是模拟编码器，而绝对编码器是数字编码器。从好的方面看，绝对编码器的数字特性增加了功能，使它们在面对电子噪声时更加健壮。

不过，这种设计上的差异有利有弊。增量式编码器的模拟特性意味着它可以近乎实时地工作。一个绝对编码器可以用串行接口操作，这样数字字的每个位被串行发送到驱动器，由一个主时钟协调，或者它可以用并行接口操作，这样每个位分别连接到驱动器。

第一个绝对编码器是并行接口，其在实时速度附近提供，但以价格为单位提供。对于可比增量设计，12位并行编码器可能需要多达26个导体，而八个相比。当然，布线是运动控制系统最常见的故障点，以及最高成本，特别是随着电缆长度的增长。

串行接口绝对编码器只需要四到六个线。下行是延迟 - 在处理数据之前，驱动器必须等待数字字的所有位到达。根据分辨率，延迟可以像微秒一样大，因为需要高吞吐量的应用程序根本不可接受。

最近，制造商一直在推动串行接口绝对编码器的速度障碍，寻找新的方法，以实现高达25位分辨率的单圈设计和37位分辨率的多圈设计，速度高达12,000 rpm。

价格溢价
即使没有并行接口布线的成本，选择绝对编码器仍然比增量设计有价格溢价。这取决于你问的绝对编码器制造商，这个跳跃可能低至10%，也可能高达10倍。在某种程度上，这是编码器类型的问题——旋转式绝对编码器比线性设计更有价格竞争力。

绝对编码器成本在过去的几年中迅速下降,在很大程度上由批量生产和使用自动化生产,托马斯·怀亚特说,美国全国销售和产品经理的分工德国编码器制造商Heidenhain Corp .)的一家子公司博士约翰Heidenhain GmbH (Schaumberg,伊利诺斯州)。“我们看到旋转编码器的成本大幅下降。趋势明确表明，在未来几年内，你将看到一对一的比较。”

不过，这不仅仅是设备类型的问题。“有时我们想说,如果我们给了编码器,很多时候它仍然是更昂贵的实现绝对系统仅仅因为没有那么高的一定程度的理解,”斯科特•休伊特表示总统生病/ Stegmann Inc .)、德国的美国子公司传感器制造商生病AG(俄亥俄州代顿市)。他警告说，这是一种过度简化，但它突出了用户首次面临的学习曲线，更不用说硬件成本了。“考虑成本或速度时，不仅要考虑编码器的成本，还要考虑整个系统的成本，包括实现一个接口和调试一台机器所需的时间。对于绝对编码器，一切都稍微复杂一些。对于绝对编码器来说，仅仅使用编码器接口的卡比增量编码器更贵。”

Avago Technologies Ltd.（马来西亚槟城）的绝对编码器营销计划经理Yong Sheng Chew，同意。“我认为整合的复杂性是使用绝对编码器延迟的主要部分，”他说，但保持了这是一个有价值的权衡。“一般来说，对于积分来说，成本更高，但绝对编码器的好处远远大于增量编码器。”

编码器变得聪明
让我们仔细看看其中的一些好处。由于这些单元集成了微处理器、板载存储器和双向通信，它们提供的功能远远超过增量设计。

Hewitt说:“不管编码器的成本如何，点对点通信也在推动需求从增量式增长到绝对式增长，因为增量式编码器不能也永远不会相互交流，但现在绝对式编码器可以。”

发送和接收信息的能力开启了许多新功能，比如即插即用操作。例如，编码器可以在工厂预装参数列表。一旦插入系统,他们可以将这些信息发送到控制器,所以它知道从零件号脉冲/启出于同样的原因,如果一个编码器失败,一旦更换单位进入的地方,它可以下载从控制器任何系统参数需要立即开始操作。

绝对编码器还可以发送诊断信息。在具有开始失败的LED的光学编码器的情况下，Wyatt表示，该设备可以警告LED强度降低，要求更多电流从控制器中保持功能并在两周内建议维护。

当配有温度或振动传感器时，编码器不仅可以监控自己的健康，它们可以监控机器的健康状况。“编码器是已经在机器上的反馈设备，它已经与控件相互作用，”Hewitt说。“为什么将几个不同的设备带回控件？为什么不正确地在编码器中，所有的反馈都通过相同的电线？“当然，这样做需要速度。

需要速度
这将我们带到了今天更快的绝对编码器的主题。“速度有很多优势，其中一个是能够在一个包装中处理所有三个编码器功能的能力，”Wyatt说。“如果我们查看编码器的三个基本应用程序，一个是位置，两个是速度环控制，三个是电机换向。现在，所有三种功能都可以通过下游的编码器来处理随后的电子设备。这对机器构建器来说是一个巨大的积蓄，但是，它依赖于速度 - 你必须足够快，因为如果数据太旧了，它没有任何好的应用程序。“

速度的进步部分来自智能处理器的设计。硬件和固件的进步加快了ASIC的性能。不过，首先你必须获得原始数据。怀亚特说:“实际上，这要从更有效的扫描方法开始。”“如果我们看一个旧的绝对编码器，我们会看到磁盘上有几个二进制轨道。今天，实际上是两首歌。一种是类似条形码的伪随机代码，另一种是增量轨道。通过取这两个轨迹并对信号进行处理，我们得到了绝对位置信息，然后用14位因子进行插值。我们扫描的不是13条轨道，而是两条。”

处理也加速。例如，必须处理和插值，并快速地处理来自编码器的原始信号。“这只是ASIC设计的问题，”Wyatt说。“我们拥有的界面是16 MHz。超过100位信息的控制周期时间现在小于18μs。“

这种处理能力允许编码器接管传统上属于控制器的任务，如插补。编码器和控制器之间的长电缆可以引入延迟和某种程度的信号退化，即使是数字设备。“当信号到达控制器时，线路上有一些噪声，这些噪声是相乘的。你所做的只是推进错误，而不是获得清晰的信号。”“我们决定在编码器方面做这些。现在，信号不再传播10毫米，它只在编码器内部传播2到3毫米，然后它被插值并以纯数字形式输出。”

世界各地的绝对编码器
那么，为什么绝对编码器没有主导市场呢?根据所有的报告，绝对编码器在欧洲拥有最大的安装基础，尽管根据Hewitt，增量编码器仍然占据了超过50%的市场份额。在美国，尽管绝对编码器有好处，但它的应用仍然较少。问题似乎在于价格。

“今天最受欢迎的反馈选择仍然是解析器，”怀亚特说。“这是成本很低，非常强大。每个人都会探讨绝对反馈的优势，每个人都想要它，但他们必须接受绝对编码器的成本超过一个分辨率。它以增量反馈的价格更接近，但是当您将其与解析器进行比较时，仍有很大的差异。“

Chew将其视为市场部门和价格的问题。“一些公司更容易递增编码器，有些公司正在使用绝对编码器，”他说。亚洲制造商，他指出，使用两者，取决于应用程序。与美国一样，更广泛接受的主要障碍是成本。“如果价格没有下降，很多行业都不会开始迁移到绝对的编码器，”他说。“Machine builders know what they can get from absolute encoders but the price is too high, and their end customers won’t buy because their end customers treat the system as a black box -- they see what they want to get but they don’t care about the technology inside that can give that.”

不过，怀亚特认为，这些终端客户有能力推动变革。“终端用户开始要求它了。现在，机器制造商必须迈出这一大步，在界面方面进行一些投资。”“(缺点是)不得不向客户收取更高的费用，但从编码器的准确性、采样、带宽和可编程性的角度来看，这是一个巨大的优势。编码器正成为越来越智能的设备。”