Wyobraź sobie, że koder jest 12-bitowym koderem znajdującym się dokładnie w połowie skali między 0x7FF a 0x800. Gdyby działanie inner enkodera składało się z czegoś w rodzaju koła kodowego z 12 niezależnymi fotodiodami, wszystkie 12 bitów musiałoby się zmienić naraz, dla nieznacznego ruchu. Ponieważ istnieją mechanical tolerances, niektóre bity zmieniłyby się wcześniej niż inne i pod tym konkretnym kątem byłoby dużo zamieszania. Ten sam problem występuje w każdej innej pozycji, w której jednocześnie zmienia się więcej niż jeden bit.

Używanie kodu Graya dla koła kodowego całkowicie eliminuje ten problem, pod warunkiem, że tolerancje nie przekraczają ułamka LSB, ponieważ zmienia się tylko jeden bit na raz, a w najgorszym przypadku pomijalny ruch powoduje zmianę równą rozdzielczość enkodera.

Nowoczesne enkodery o wysokiej rozdzielczości mogą korzystać z innych metod (takich jak bardzo szybki aparat odczytujący zakodowany pasek) i dbać o prawidłowe próbkowanie, aby zawsze uzyskać sensowny wynik.

W kodzie Graya przejście między dwiema sąsiednimi wartościami zmienia się tylko o jeden bit.Jest to ogromna zaleta w każdym mechanicznym lub optycznym enkoderze, ponieważ jest praktycznie niemożliwe, aby w każdych okolicznościach można było zmienić stan dwóch lub więcej bitów w tym samym czasie.

Staje się to jeszcze ważniejsze, jeśli zamierzasz próbkować dane, powiedzmy, przechwytując je w rejestrze.Istnieje pewna szansa, że dane będą się zmieniać w tym samym czasie, w którym taktujesz rejestr, co prowadzi do metastabilności w bitach, które się zmieniają.W kodzie Graya, ponieważ w danej chwili zmienia się tylko jeden bit, niejednoznaczność zawiera się między dwiema sąsiednimi wartościami, a błąd bezwzględny jest ograniczony do ± 1 liczby.

Łatwo jest przetłumaczyć z Graya na binarny, a jeśli koder oferuje wyjście binarne, najprawdopodobniej po prostu wykonuje tłumaczenie za Ciebie.

Wspomniałeś, że widzisz, że wartość zmienia się o 1. Załóżmy na razie, że wynika to z fizycznych ograniczeń pomiaru.

W przypadku kodu binarnego w niektórych sytuacjach możesz mieć pecha. Powiedzmy, że jesteś zatrzymany prawie dokładnie na przejściu między wartościami 15 i 16 (binarnie, 01111 i 10000). Więc to jest przełączanie między dwiema wartościami. Jednak wszystkie bity nie mogą przełączać się dokładnie w tym samym czasie z wielu powodów (mechanicznych / optycznych / elektrycznych). Czas, w którym przełączają się, może być bardzo bliski, ale czasami następny obwód otrzyma wartość z tylko niektórymi bitami z każdej wartości. To tak, jakby losowo wybierać wartość bitową dla każdego bitu . Na przykład może odczytać 01001 lub wartość 9. To nawet nie jest bliskie pożądanym wartościom 15 lub 16.

Z drugiej strony, używając kodu Graya, tylko jeden bit zmieni się między 15 a 16. Nie wiem od razu, jakie by one były, ale dla przykładu weźmy dwie wartości zakodowane Grayem na 01011 (15) i 11011 (16). Teraz dla każdego bitu wybierz losowo jedną z dwóch opcji, a zobaczysz, że jedyne możliwości to dwie pożądane wartości.

Jak wspomniano powyżej, szare kody pozwalają na zmianę tylko jednego bitu (który może być lub nie LSb) na raz. Zapobiega to błędom wartości przy jednoczesnej zmianie wielu bitów; zwłaszcza z logiką kombinatoryczną. To było naprawdę ważne wiele lat temu, kiedy zacząłem projektować systemy kontroli ruchu i czujników, które były szybsze niż dostępne nam procesory. Wiele algorytmów zostało zaimplementowanych sprzętowo z logiką dyskretną i, jeśli mieliśmy szczęście, PLA (PAL, GAL, prymitywne FPGA lub FPLA). Kolejną zaletą jest to, że przesłuchy i szum na linii są znacznie zredukowane.

Zawsze będzie istnieć możliwość wystąpienia jittera. Jeśli enkoder zostanie zatrzymany na krawędzi przejścia między dwoma stabilnymi punktami, pojedynczy bit może odbijać się od 0 do 1. Przyczyną może być coś tak prostego, jak wibracja pracującego silnika wykonującego funkcję, która nie ma nic zrobić z koderem. Im wyższa rozdzielczość kodera, tym większe prawdopodobieństwo, że tak się stanie. Taka jest po prostu natura bestii. Dobrym przykładem może być silnik krokowy z 200 krokami na obrót przy użyciu 10-bitowego enkodera. Kroki silnika i kroki kodera nigdy, przenigdy nie będą się dokładnie pokrywać.