1. 测量原理与范围
单圈编码器
仅能测量360°范围内的角度,一旦旋转超过一圈(>360°),数据会自动归零重新计数。适用于旋转角度限制在一圈内的场景(如小型关节臂、阀门控制)。
多圈编码器
通过机械或电子结构记录多圈旋转数据(如4096圈、65536圈),断电后仍能保存绝对位置信息。适用于需要记录大范围位移的应用(如起重机卷筒、大型机械转轴)。
2. 内部结构差异
单圈结构:
仅依赖单一码盘,通过光电或磁感应技术生成位置编码(如格雷码),结构相对简单。
多圈结构:
通常采用以下方式扩展测量范围:
机械齿轮组:类似钟表齿轮传动,通过多级码盘耦合记录圈数(精度高但体积较大)。
电子计数器+电池:内置电池供电的电子计数器记录圈数(需定期更换电池)。
韦根效应技术:利用韦根线(Wiegand wire)产生能量脉冲计数,无需电池(抗干扰强,体积小)。
3. 外观与参数标识
外观:多圈编码器因内部结构复杂,通常体积更大(尤其是机械齿轮型),而单圈编码器更紧凑。
技术参数:
型号标注如“17bit/33bit":
17bit(单圈分辨率):每圈2^17=131,072个脉冲。
33bit(总分辨率):后16bit(2^16=65,536)表示圈数容量。
输出接口:多圈编码器更常用串行输出(如SSI、CANopen)以减少布线复杂度,单圈可能采用并行输出。
4. 应用场景判断
单圈适用场景:
需要360°内高精度定位的设备(如机器人关节、伺服电机角度反馈)。
多圈适用场景:
需记录长行程或多次旋转的设备(如电梯提升高度、生产线传送带位移、风电变桨系统)。
5. 信号输出与断电记忆
断电后行为:
单圈编码器重启后需重新校准零点(无圈数记忆)。
多圈编码器断电后仍保留绝对位置(包括圈数和角度),上电即用。
输出类型:
多圈编码器更倾向采用抗干扰的数字信号(如SSI、Modbus),单圈可能输出模拟信号(如PWM、电压)。
总结对比表
区分维度单圈编码器多圈编码器
测量范围≤360°多圈(最高达65,536圈)
断电记忆仅保存单圈角度保存圈数+角度绝对位置
结构复杂度简单(单码盘)复杂(齿轮/电子计数器/韦根线)
典型分辨率如12bit(4,096点/圈)如33bit(131,072点/圈 + 65,536圈)
应用场景机器人关节、小型旋转设备起重机、电梯、大型机械
实际选型建议
优先选多圈的场景:需长距离定位、频繁启停或断电后需恢复位置的应用。
优先选单圈的场景:空间受限、成本敏感且旋转范围≤360°的设备。
注意参数匹配:根据分辨率(bit数)和接口类型(并行/串行)选择兼容的控制系统。
若需进一步验证,可查阅编码器型号手册或通过输出接口类型(如SSI多为多圈)辅助判断
。实际应用中,多圈编码器的机械齿轮型需关注磨损,电子型需注意电池维护。
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