無論是暖通空調(diào)閥門、工廠設(shè)備還是醫(yī)療設(shè)備，這些系統(tǒng)都依賴于執(zhí)行器和電機來實現(xiàn)運動。我們可以可視化簡單的運動，其中電機只是旋轉(zhuǎn)，而車軸可以運動。你有沒有想過如何控制電機以實現(xiàn)不同的速度和位置，無論是圓形、直線還是笛卡爾？這就是稱為編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器的微型電子設(shè)備發(fā)揮作用的地方，以幫助控制速度和位置。它們安裝在電機軸內(nèi)部或非常靠近電機軸，有時也稱為旋轉(zhuǎn)位置傳感器、運動反饋傳感器和換能器傳感器。

旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器

讓我們在不涉及太多細節(jié)的情況下獲得一些技術(shù)。雖然在功能上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)變壓器往往在惡劣環(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

旋轉(zhuǎn)變壓器用于有刷和無刷電機，有助于測量電機的旋轉(zhuǎn)度。在基本層面上，旋轉(zhuǎn)變壓器就像一個旋轉(zhuǎn)的微型變壓器！實際上，它被稱為旋轉(zhuǎn)變壓器，因為它的兩個次級繞組是固定的，稱為定子，而初級繞組位于電動機的軸上，稱為轉(zhuǎn)子。次級器件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)度的電氣測量。當(dāng)次級繞組正交安裝時，輸出信號異相產(chǎn)生90度。一個輸出稱為正弦，另一個輸出稱為余弦。旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC）使用這些正弦和余弦信號解碼電機的角位置和旋轉(zhuǎn)速度，并將其饋送到微控制器。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)生兩個輸出信號，這些信號由磁盤上均勻蝕刻的分割產(chǎn)生。在光學(xué)編碼器中，圓盤的一側(cè)是光源，而圓盤的另一側(cè)提供兩個光檢測器。一個檢波器的輸出標(biāo)記為通道A，另一個檢波器的輸出標(biāo)記為通道B——兩個輸出都饋送到微控制器。圓盤安裝在電機軸上，而光源和探測器是靜止的。當(dāng)圓盤隨電機旋轉(zhuǎn)時，探測器會記錄每次分區(qū)中斷光路的時間。刻在磁盤上的分度數(shù)等于編碼器行數(shù)。兩個探測器的位置有助于感知從暗到亮的變化，每個躍遷計數(shù)有助于測量軸的獨特角位置。兩個探測器的相對位置有助于確定方向。熄滅到熄滅的燈指示一個方向，而熄滅的燈感應(yīng)到另一個方向。

旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器有助于在工廠車間實現(xiàn)運動部件的精確和可重復(fù)位置，從而幫助以高吞吐量、低成本和廣泛的靈活性制造產(chǎn)品。它們可以精確地解析和編碼電機軸、其他旋轉(zhuǎn)軸或電機和機器的笛卡爾/直線運動的位置。

如今，隨著智能程度的提高和操作員對雙向控制的需求，編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器甚至通過基于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)

在典型的電機編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器中，具有環(huán)形和小型40mm2PCB面積或更小 對于電子產(chǎn)品，在處理RDC、微控制器、接口和網(wǎng)絡(luò)連接后，幾乎沒有任何空間用于穩(wěn)壓器。但在 100Vin 時負載電流超過 300mA-24mA 且電機外殼溫度容易超過 100或C、用戶不能再使用線性穩(wěn)壓器。怎么辦？即使開關(guān)穩(wěn)壓器IC很小，每個IC也附帶一包零件：電感器、補償電阻器和電容器，以及一堆其他分立器件，以使其工作。市場上許多穩(wěn)壓器超過整個 40 mm2!業(yè)界領(lǐng)先的客戶正在使用Maxim的Himalaya uSLIC功率模塊，該模塊尺寸僅為3mmx2.6mm，具有完全集成的元件，以保持整個電源解決方案的小巧。你是？如果沒有，是時候重新考慮您的優(yōu)勢了。

圖 3：喜馬拉雅 uSLIC 電源模塊采用微型封裝，可接受 4.0V 至 42V 的寬輸入電壓。

審核編輯：郭婷