無(wú)論是 HVAC 閥門(mén)、工廠設(shè)備還是醫(yī)療設(shè)備，這些系統(tǒng)都依賴(lài)于執(zhí)行器和電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。我們可以想象簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，其中電機(jī)簡(jiǎn)單地旋轉(zhuǎn)，軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。你有沒(méi)有想過(guò)如何控制電機(jī)以實(shí)現(xiàn)不同的速度和位置，無(wú)論是圓形、直線(xiàn)還是笛卡爾？這就是稱(chēng)為編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器的微型電子設(shè)備的用武之地，以幫助控制速度和位置。它們位于電機(jī)軸內(nèi)部或非?？拷姍C(jī)軸，有時(shí)也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)位置傳感器、運(yùn)動(dòng)反饋傳感器和換能器傳感器。

解析器和編碼器

讓我們?cè)诓簧婕疤嗉?xì)節(jié)的情況下獲得一些技術(shù)性知識(shí)。雖然功能非常相似并且在某種程度上可以互換使用，但編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器是不同的。編碼器具有更高的分辨率和更高的速度；旋轉(zhuǎn)變壓器傾向于在惡劣的環(huán)境中提供更高的精度和可靠的操作。

旋轉(zhuǎn)變壓器：將位置和速度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

旋轉(zhuǎn)變壓器用于有刷和無(wú)刷電機(jī)，有助于測(cè)量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)度數(shù)。在基本層面上，旋轉(zhuǎn)變壓器就像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的微型變壓器！實(shí)際上，它之所以稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)變壓器，是因?yàn)樗膬蓚€(gè)次級(jí)繞組是固定的，稱(chēng)為定子，而初級(jí)繞組在電動(dòng)機(jī)的軸上，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。次級(jí)的峰值電壓將隨著旋轉(zhuǎn)變壓器軸的旋轉(zhuǎn)而變化，從而提供旋轉(zhuǎn)角度的電氣測(cè)量。由于次級(jí)繞組正交安裝，因此產(chǎn)生的輸出信號(hào)相位相差 90 度。一個(gè)輸出稱(chēng)為正弦，另一個(gè)稱(chēng)為余弦。旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器 （RDC） 使用這些正弦和余弦信號(hào)來(lái)解碼電機(jī)的角位置和旋轉(zhuǎn)速度，并將它們饋送到微控制器。將旋轉(zhuǎn)變壓器磁性元件和電子元件集成到同一外殼中可提供更快的性能。然而，這給 PCB 面積和惡劣的熱環(huán)境帶來(lái)了壓力。

增量編碼器：確定方向

與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，增量編碼器產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號(hào)，這些信號(hào)由磁盤(pán)上的均勻蝕刻分區(qū)產(chǎn)生。在光學(xué)編碼器中，圓盤(pán)的一側(cè)是光源，而圓盤(pán)的另一側(cè)提供兩個(gè)光檢測(cè)器。一個(gè)檢測(cè)器的輸出標(biāo)記為通道 A，另一個(gè)檢測(cè)器的輸出標(biāo)記為通道 B——兩個(gè)輸出都饋送到微控制器。圓盤(pán)安裝在電機(jī)軸上，而光源和檢測(cè)器是固定的。當(dāng)圓盤(pán)隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，探測(cè)器會(huì)記錄每一次分割中斷光路的時(shí)間。蝕刻在磁盤(pán)上的分區(qū)數(shù)等于編碼器線(xiàn)數(shù)。兩個(gè)探測(cè)器的位置有助于感知從暗到亮的變化，每個(gè)躍遷計(jì)數(shù)有助于測(cè)量軸的獨(dú)特角度位置。兩個(gè)探測(cè)器的相對(duì)位置有助于確定方向。燈從滅到亮表示一個(gè)方向，而燈從亮到滅則感應(yīng)到另一個(gè)方向。

旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器有助于在工廠車(chē)間實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的精確和可重復(fù)定位，以幫助以高產(chǎn)量、低成本和廣泛的靈活性制造產(chǎn)品。它們可以準(zhǔn)確地解析和編碼電機(jī)軸、其他旋轉(zhuǎn)軸或電機(jī)和機(jī)器的笛卡爾/直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位置。

如今，隨著智能和操作員對(duì)雙向控制的需求增加，編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器甚至通過(guò)基于 RS-485 或以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議與系統(tǒng)控制器 （PLC） 和 HMI 面板聯(lián)網(wǎng)。

一切都與空間有關(guān)

在具有環(huán)形和 40mm 2 PCB 面積或更小的用于電子設(shè)備的典型電機(jī)編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器中，在處理完 RDC、微控制器、接口和網(wǎng)絡(luò)連接之后，幾乎沒(méi)有任何電壓調(diào)節(jié)器空間。但是在 24Vin 時(shí)負(fù)載電流超過(guò) 100mA-300mA 并且電機(jī)外殼溫度很容易超過(guò) 100 o C，用戶(hù)不能再使用線(xiàn)性穩(wěn)壓器。該怎么辦？即使開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 IC 很小，每個(gè)都帶有一袋零件：電感器、補(bǔ)償電阻器和電容器，以及一堆其他分立器件，以使它們工作。市場(chǎng)上的許多電壓調(diào)節(jié)器超過(guò)了整個(gè) 40 mm 2！這就是行業(yè)領(lǐng)先的客戶(hù)使用 Maxim 的Himalaya uSLIC? 電源模塊的地方僅 3 毫米 x 2.6 毫米，具有完全集成的組件，以保持整個(gè)電源解決方案的微型化。你是？如果沒(méi)有，是時(shí)候重新考慮你的優(yōu)勢(shì)了。

圖 1：Himalaya uSLIC 電源模塊在微型封裝中接受 4.0V 至 42V 的寬輸入電壓。

審核編輯：郭婷