絕對值編碼器：輸出信號與誤差分析

在機(jī)械控制系統(tǒng)中，絕對值編碼器是很常見的一種位置反饋裝置。它可以將旋轉(zhuǎn)或線性運(yùn)動的位置信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用以控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。下面我們就介紹絕對值編碼器的輸出信號類型、誤差來源以及解決方案。

一、輸出信號類型

絕對值編碼器的輸出信號有兩種類型：平行位移型和旋轉(zhuǎn)型。平行位移型輸出二進(jìn)制代碼，每一個代碼意味著一個位置；旋轉(zhuǎn)型也可通過多圓盤設(shè)計完成多級二進(jìn)制編碼，可以表示更高精度的位置信息。

1、平行位移型：絕對值編碼器一般由光電傳感器陣列和邏輯電路構(gòu)成。當(dāng)物體相對于傳感器陣列發(fā)生位移時，邏輯電路會把傳感器所接收到的光電信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，并輸出給控制系統(tǒng)。這類編碼方式具備簡單、可靠、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但受限于傳感器陣列數(shù)量和分辨率等因素，不能滿足超高精度應(yīng)用需求。

2、旋轉(zhuǎn)型：絕對值編碼器也可通過多圓盤設(shè)計完成多級二進(jìn)制編碼。在其中最底層圓盤被稱作基準(zhǔn)盤（referencedisc），別的圓盤依據(jù)需要添加以提高分辨率。每一個圓盤上都刻有一系列光學(xué)條紋或磁性條紋，并和一個固定的讀取頭相互影響。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時，讀取頭會掃描所有條紋并生成一個唯一的二進(jìn)制代碼序列來描述當(dāng)前位置。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的分辨率和精度，而且不受限于傳感器數(shù)量。

二、誤差來源

雖然絕對值編碼器具有較高的精度和可靠性，但依然存在一些誤差來源；

1、安裝誤差：因為安裝不當(dāng)或機(jī)械結(jié)構(gòu)變型等原因?qū)е伦x取頭與標(biāo)尺之間出現(xiàn)偏離或傾斜等狀況。解決方案：正確安裝并調(diào)整機(jī)械結(jié)構(gòu)；采用自校準(zhǔn)功能來消除安裝誤差。

2、溫度漂移：因為環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變造成材料膨脹或收縮而造成讀數(shù)偏移。

3、解決方案：采用溫度補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行修正；采用低溫漂晶體振蕩器（TCXO）等可靠性更加好的元器件。

三、累計誤差

什么是累計誤差？是指隨著時間的推移而逐步積累下來的測量偏差。它可能由多種因素造成，如磨損、材料老化、電子元件壽命等。解決方案：采用故障檢測技術(shù)及時解決問題并進(jìn)行更換或維修；按時進(jìn)行校準(zhǔn)以保持測量精度。

絕對值編碼器的輸出信號類型、誤差來源以及解決方案，并給出累計誤差問題需要注意及時處理。實際應(yīng)用中，我們應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇適合的類型和參數(shù)設(shè)置以達(dá)到最佳效果。