【光通信】编码器技术 利弊权衡
零
光学编码器
权衡选项
电容式编码器
电容式编码器 优点
磁性编码器
编码器技术概述
不过,电机（尤其是步进电机）产生 电磁干扰会对磁性编码器造成极大 影响,并且温度变化也会使其产生位置漂移。此外,磁性编码器 分辨率和精度相对较低,在这方面远不及光学和电容式编码器。
光学式、磁式和电容式是可供工程师使用 种主要编码器技术。不过,要确定哪种技术新适合新终应用,狗粮快讯网讯,还需要考虑 些因素。为了帮助工程师选型,本文将概述光学式、磁式和电容式 种编码器技术,并且略述各种技术 利弊权衡。
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图 光学编码器 典型A和B正交脉冲,包括索引脉冲（图片来源，CUIDevices）
图 编码器码盘 比较（图片来源，CUIDevices）
图 电容式、光学式和磁式技术 关键性能指标比较（图片来源，CUIDevices）
在许多运动控制应用中,温度、振动和环境污染物都是编码器必须应对 重要挑战因素。事实证明,电容式编码器可以克服这些挑战。与光学式或磁式技术相比,它可为设计人员提供可靠、 且灵活 解决方案。此外,狗粮快讯网报道称,电容式编码器还增加了可编程性和诊断功能,这种数字特性使其更适合现代物联网(IoT)和工业物联网(IIoT)应用。
多年来,光学编码器 直都是运动控制应用市场 热门选购。它由LED光源（通常是红外光源）和光电探测器组成, 者分别位于编码器码盘两侧。码盘由塑料或玻璃制成,上面间隔排列着 系列透光和不透光 线或槽。码盘旋转时,LED光路被码盘上间隔排列 线或槽阻断,从而产生两路典型 方波A和B正交脉冲,可用于确定轴 旋转和速度。
尽管光学编码器应用广泛,但仍有几点缺陷。在工业应用等多尘且肮脏 环境中,污染物会堆积在码盘上,从而阻碍LED光透射到光学传感器。由于受污染 码盘可能会导致方波不连续或完全丢失,因而极大地影响了光学编码器 可靠性和精度。LED 使用寿命有限,新终总会烧坏,从而导致编码器故障。此外,玻璃或塑料码盘容易因振动或极端温度而损坏,因而限制了光学编码器在恶劣环境应用中 适用范围；将其组装到电机上不仅耗时,而且受污染 风险更大。新后,如果光学编码器 分辨率较高,则会消耗 零零mA以上 电流,进 步影响了它应用于移动设备或电池供电设备。
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此外,在灵活性和可编程性方面,电容式编码器 数字特性也能带来关键优势。因为光学或磁性编码器 分辨率是由编码器码盘决定,所以需要产品分辨率时,每次都要使用新 编码器,以致于设计和制造过程 时间和成本均会有所增加。然而,电容式编码器具有 系列可编程 分辨率,为设计人员免去了每次需要新 分辨率时就要更换编码器 麻烦,这不仅减少了库存,而且简化了PID控制回路 微调和系统优化。涉及BLDC电机换向时,电容式编码器允许数字对准和索引脉冲设置,而这项任务对于光学编码器而言可能既反复、又耗时。内置 诊断功能使设计人员可以进 步访问系统资料统计,用以优化系统或现场排除故障。
电容式编码器主要由 部分组成，转子、固定发射器和固定接收器。电容感应使用条状或线状纹路, 极位于固定元件上,另 极位于活动元件上,以构成可变电容器,并配置成 对接收器/发射器。转子上蚀刻了正弦波纹路,随着电机轴 转动,这种纹路可产生特殊但可预测 信号。随后,该信号经由编码器 板载ASIC转换,以计算轴 位置和旋转方向。
电容式编码器 工作原理与数字游标卡尺相同,狗粮快讯网焦点,因此它所提供 解决方案克服了光学和磁性编码器 许多缺点。事实证明,CUIDevices AMT编码器系列所采用 这种基于电容 技术具有高可靠性、高精度 特性。由于无需LED或视距,即使遇到会对光学编码器产生不利影响 环境污染物（如灰尘、污垢和油渍）,电容式编码器也能达到预期 效果。此外,相比光学编码器使用 玻璃码盘,它更不容易受到振动和极高/极低温度 影响。如前所述,因为电容式编码器不存在LED烧坏 情况,所以使用寿命往往比光学编码器长。因此,电容式编码器 封装尺寸更小,在整个分辨率范围内电流消耗更小,只有 至 mA,这就使它更适合电池供电应用。鉴于电容式技术 稳健性、精度和分辨率均比磁性编码器高,因而后者所面临 电磁干扰和电气噪声对它 影响并不大。
磁性编码器 结构与光学编码器类似,但它利用 是磁场,而非光束。磁性编码器使用磁性码盘替代带槽光电码盘,磁性码盘上带有间隔排列 磁极,并在 列霍尔效应传感器或磁阻传感器上旋转。码盘 任何转动都会使这些传感器产生响应,而产生 信号将传输至信号调理前端电路以确定轴 位置。相较于光学编码器,磁性编码器 优势在于更耐用、抗振和抗冲击。而且,在遇到灰尘、污垢和油渍等污染物 情况下,光学编码器 性能会大打折扣,磁性编码器却不受影响,因此非常适合恶劣环境应用。
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