的绝对优势

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。

最基本的
增量编码器跟踪相对于在启动时定义的一些主点的运动。绝对编码器，因为其名称表明，在其自身的绝对参考框架内跟踪运动。当增量编码器向上为启动时，必须在操作开始之前重新查找。绝对编码器始终知道其位置，并且其归属点可以在将以电子方式重新定义。

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，例如在诸如磁共振成像的医学测试，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，它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。

但是，设计差异也削减了两种方式。增量编码器的模拟性质意味着它可以在近实时运行。绝对编码器可以用串行接口运行，由此数字字的每个位被串行发送到驱动器，由主时钟协调，或者它可以用并行接口操作，由此每个比特将每个比特分别连接到驱动器。

第一个绝对编码器是并行接口，它提供了接近实时的速度，但有一定的代价。一个12位并行编码器可能需要多达26个导体，相比之下，一个类似的增量设计需要8个导体。当然，布线是运动控制系统最常见的故障点，也是成本最高的，特别是当电缆长度增加时。

一个串行接口绝对编码器只需要4到6线。缺点是延迟——驱动器必须等待所有数字单词的位元到达后才能处理数据。根据分辨率的不同，延迟可能会达到微秒，这对于需要高吞吐量的应用程序来说是不可接受的。

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。

价格优惠
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。

Absolute encoder costs have dropped rapidly in the past few years, driven in large part by volume production and use of automation in manufacturing, says Thomas Wyatt, national sales and product manager of the U.S. division of German encoder manufacturer Heidenhain Corp., a subsidiary of Dr. Johannes Heidenhain GmbH (Schaumberg, Illinois). “We see the costs of rotary encoders coming down significantly. The trend definitely shows that within the next few years you'll see a one-to-one comparison.”

但它不仅仅是设备类型的问题。“Sometimes we like to say that if we gave the encoders away, a lot of times it would still be more expensive to implement an absolute system just because there’s not as high a degree of understanding,” says Scott Hewitt, president of SICK/Stegmann Inc., a U.S. subsidiary of Germany sensor manufacturer SICK AG (Dayton, Ohio). That’s an oversimplification, he cautions, but it highlights the learning curve first time users face, not to mention hardware costs. “Think of cost or speed not just in terms of the cost of the encoder but the whole system, including the amount of time it takes you to implement an interface and commission a machine. Everything’s just a little bit more complex with absolute encoders. Just the card that the encoders interface with is more expensive for an absolute encoder than for an incremental encoder.”

Avago Technologies Ltd(马来西亚槟城)的绝对编码器市场项目经理Yong Sheng Chew同意这一观点。“我认为集成的复杂性是使用绝对编码器延迟的主要原因，”他说，但他坚持认为这是一个值得的权衡。“一般来说，集成成本会稍微高一些，但绝对编码器的好处远远大于增量编码器。”

编码器得到聪明
让我们仔细看看一些那些好处。由于该单元包括微处理器，车载存储器和双向通信，因此它们提供远远超出增量设计的能力。

“点对点通信也在推动需求，而不管编码器从增量到绝对的成本，因为增量编码器不能且永远不会互相交谈，但是今天绝对的编码器，”赫威特说。

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。

绝对编码器也可以发送诊断信息。怀亚特说，如果一个LED光学编码器开始出现故障，该设备可以发出LED强度下降的警告，要求控制器提供更多电流以维持功能，并在两周内建议进行维护。

当装有温度或振动传感器时，编码器不仅可以监测自身的健康状况，还可以监测机器的健康状况。“编码器是一个反馈装置，它已经在机器上，它已经与控制接口，”休伊特说。“为什么要将几个不同的设备带回控制装置？为什么不将它们放在编码器中，让所有反馈都通过相同的电线？”当然，这样做需要速度。

速度的需要
这就把我们带到了今天更快的绝对编码器的话题上。怀亚特说:“提速有很多好处，其中之一是能够在一个包中兼顾所有三个编码器功能。”“如果我们看看编码器的三种基本应用，一是位置控制，二是速度环路控制，三是电机换向。所有这三个功能现在都可以由编码器下游的后续电子器件来处理。这对机器制造商来说是一笔巨大的节省，但同样，这取决于速度——你必须足够快，因为如果数据太旧，它对应用程序没有任何好处。”

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。”

处理过程也会加快。例如，来自编码器的原始信号必须快速处理和插值。“这只是ASIC设计的问题，”怀亚特说。“我们的接口是16mhz。超过100位信息的控制周期时间现在不到18 μs。”

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。

怀亚特说:“如今最流行的反馈选择仍然是解决方案。“它的成本非常低，而且非常强大。每个人都看到了绝对反馈的优势，每个人都想要它，但他们必须接受绝对编码器的成本高于解决器。它在价格上更接近增量反馈，但当你将其与解决方案进行比较时，仍有相当大的差异。”

Chew认为这是一个市场部门和价格的问题。“有些公司更倾向于使用增量编码器，而有些公司则使用绝对编码器，”他表示。他指出，亚洲制造商根据应用程序的不同，两者都使用。与美国一样，获得更广泛接受的主要障碍是成本。“如果价格不降下来，很多行业就不会开始采用绝对编码器，”他表示。“机器建造者知道他们可以从绝对编码器,但价格太高了,和他们的终端客户不会购买,因为他们的终端客户把系统作为一个黑盒,他们看到他们想要的东西,但他们不关心里面的技术能给。”

同样的最终客户有能力推动变化，威特相信。“最终用户开始要求它。现在，机器建设者必须采取这种巨大的步骤并在界面方面进行一些投资，“他说。“[缺点是]不得不为客户收取更多信息，但从编码器内的准确性，采样，带宽和可编程性的角度来看，权衡是一个巨大的优势。编码器正在变成越来越多的智能设备。“