编码器三种技术类型的优缺点

时间：2023-03-10

编码器应用范围广泛
从AGV物流到电机行业，从大型工程车辆到半导体制造设备，还有无数的医疗和军事应用，编码器的身影无所不在。

简而言之，哪里有运动，哪里就会有编码器存在。虽然这种电子元器件可能不像其他终端产品那样具有广为人知，但是在当今复杂的运动控制系统中它有着至关重要的作用。

旋转编码器是工业、机器人、航空航天、能源和自动化应用中运动控制反馈回路的关键部件。这些元器件必须能够在恶劣的条件下工作，应对灰尘、污垢和油脂；变化不定的温度；以及强振环境。

另外，由于无刷直流 (BLDC) 电机的使用越来越多，对旋转编码器的需求也在不断增大，从而提高在控制、精度和效率方面的优势。编码器的任务很简单，即为系统控制器指示电机轴的位置。使用此数据，控制器能准确为电机绕组换向，并决定速度、转向和加速度等参数，运动控制回路需要利用这些参数来保持目标电机性能。在旋转编码器应用中，需要长期的可靠性、耐用性和优化的性能，所有这些都意味着在大多数需要精确运动控制的应用中，智能旋转编码器变得越来越重要。

编码器技术革新
目前出现了一些采用智能功能的新方法，带来了新功能和新方案，改变了不起眼的编码器的前景。

尽管旋转编码器必不可少，但是通常被认为是哑设备，只是用于将脉冲信号提供给更高级别的控制器。传统编码器的老用户不愿轻易接受新技术，但如今对于原理经过充分测试的磁电式编码器等技术，他们却寄予更多信任，并对编码器在该领域经过证实的多年成功充满信心。

由于在设计中添加微控制器和自定义 ASIC，因此大大增加多功能性，从而能够快速配置编码器的分辨率、零位和较数。这种动作检测数字方法实现了众多优势，为使用旋转式换向编码器的设计人员带来了全新的智能化水平。

编码器技术：三种类型及其优缺点
较*的三种编码器方法分别采用光学、磁性和电容式技术。

光学设置采用带槽圆盘，一侧是 LED，另一侧是光电晶体管。圆盘会旋转并中断光路，因此产生的脉冲会指示轴的方向和旋转（图 1）。尽管成本低廉，但光学编码器的可靠性会因污垢、灰尘和油污等污染物而降低，并且 LED 的使用寿命有限。

磁性编码器与光学编码器的结构非常相似，但前者使用的是磁场而不是光束。它使用磁性圆盘替代带槽光轮，磁性圆盘在磁阻传感器阵列上转动。磁轮转动会在这些传感器中产生响应，这些响应信号传递给信号调节前端电路，以确定轴的位置。虽然具有高耐用性，但磁性编码器的精度却不高，并且容易受到来自电机和驱动器的电磁干扰。

电容式编码器兼具光学和磁性编码器设计的所有优点，而且摈弃了它们的弱点。这种编码器更加稳健，并且对环境微粒和电磁干扰很不敏感。电容式编码器具有两种线状形式，一个设在固定元件上，另一个设在移动元件上。这些共同构成一个配置为收发器对的可变电容器（图 2）。编码器旋转会触发集成的 ASIC，以对线路变化进行计数，并利用插值法跟踪轴的方向同时提供标准正交输出，连同其他编码器提供的换向输出来控制 BLDC 电机。

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编码器分辨率知识讲解
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