什么是旋轉編碼器？旋轉編碼器是一種用于通過感測位置變化向控制系統(tǒng)提供反饋的設備。旋轉編碼器與電動機一起工作，以感測與電動機軸相關的旋轉運動。根據(jù)使用的旋轉編碼器類型，它們可以提供有關位置變化、絕對位置甚至軸速度的信息。
旋轉編碼器對于在 3D 打印機中以極高的精度和準確度運行的小型伺服電機來說是必不可少的。它們對于與起重機一起使用的大型電機來提升沉重、笨重的物體同樣重要。事實上，幾乎每個行業(yè)都可以找到編碼器的身影，從石化到造紙和紙漿制造。
旋轉編碼器是如何工作的？
我們已經(jīng)討論過旋轉編碼器跟蹤電機軸的位置和速度這一事實。根據(jù)該數(shù)據(jù)，它會生成一個閉環(huán)反饋信號。然后控制系統(tǒng)使用該信號來決定電機運行參數(shù)。
旋轉編碼器可以使用幾種不同的技術來生成反饋信號。這些包括電阻、磁性、機械和光學。其中，光學是最容易理解的：編碼器根據(jù)光的中斷提供速度和位置反饋。
要了解編碼器的工作原理，我們用光學編碼器來舉例。光學編碼器系統(tǒng)由以下組件組成：
·碼盤，有代表軸不同位置的圖案
·光源，照亮碼盤
·光電探測器組件，它根據(jù)從代碼盤中檢測到的模式生成信號
·電子板，用于解釋光電探測器組件產(chǎn)生的信號并將其轉發(fā)到運動控制系統(tǒng)。
·運動控制系統(tǒng)，根據(jù)從旋轉編碼器接收到的反饋調整電機參數(shù)
其他更高級的例子，比如磁性編碼器。在永磁電機編碼器中，此反饋信號可確保電機定子和轉子位置與驅動器提供的電流同步。電流施加到繞組上，轉子磁鐵落在適當?shù)奈恢梅秶鷥?，從而使電機扭矩最大化。
旋轉編碼器安裝選項
旋轉編碼器有三種基本安裝選項：輪轂/空心軸、有軸和無軸承?？招妮S編碼器使用簡單的彈簧系繩直接安裝到軸上。安裝比較方便，這其中的關鍵點是要確保編碼器與電機本身保持電氣隔離。
在帶軸編碼器安裝座中，聯(lián)軸器連接電機軸和編碼器軸。這種方法的好處之一是它允許旋轉編碼器與電機進行電氣和機械隔離。另一方面，聯(lián)軸器和較長的軸會增加成本。
旋轉編碼器信號類型及其應用
電機旋轉編碼器可以產(chǎn)生兩種類型的信號：增量信號和絕對信號。增量信號指示位置已更改，但不提供有關特定位置的任何信息。增量編碼器通常用于帶有交流感應電機的工業(yè)應用中。當預算限制使成本成為問題或僅需要相對位置信息時選擇它們。
然而，絕對信號表明位置已經(jīng)改變以及當前的絕對位置是什么。這是通過為每個位置生成不同的二進制輸出來實現(xiàn)的。當需要高精度和精確度時使用絕對編碼器，但它們不會像增量編碼器那樣堅固。此外，絕對值編碼器經(jīng)常出現(xiàn)在帶有永磁無刷電機的伺服應用中，并且在保證精度和準確性至關重要的情況下使用。
旋轉編碼器使用結論
旋轉編碼器是電機的必備組件之一，它傳感技術、絕對或相對位置以及安裝選項方面有很多的選項，只有掌握了其中的知識原理，才能找到合適的旋轉編碼器。
延伸閱讀：
編碼器技術：三種類型及其優(yōu)缺點
最著名的三種編碼器方法分別采用光學、磁性和電容式技術。
光學設置采用帶槽圓盤，一側是 LED，另一側是光電晶體管。圓盤會旋轉并中斷光路，因此產(chǎn)生的脈沖會指示軸的方向和旋轉。盡管成本低廉，但光學編碼器的可靠性會因污垢、灰塵和油污等污染物而降低，并且 LED 的使用壽命有限。
磁性編碼器與光學編碼器的結構非常相似，但前者使用的是磁場而不是光束。它使用磁性圓盤替代帶槽光輪，磁性圓盤在磁阻傳感器陣列上轉動。磁輪轉動會在這些傳感器中產(chǎn)生響應，這些響應信號傳遞給信號調節(jié)前端電路，以確定軸的位置。雖然具有高耐用性，但磁性編碼器的精度卻不高，并且容易受到來自電機和驅動器的電磁干擾。
電容式編碼器兼具光學和磁性編碼器設計的所有優(yōu)點，而且擯棄了它們的弱點。這種編碼器更加穩(wěn)健，并且對環(huán)境微粒和電磁干擾很不敏感。電容式編碼器具有兩種線狀形式，一個設在固定元件上，另一個設在移動元件上。這些共同構成一個配置為收發(fā)器對的可變電容器。編碼器旋轉會觸發(fā)集成的 ASIC，以對線路變化進行計數(shù)，并利用插值法跟蹤軸的方向同時提供標準正交輸出，連同其他編碼器提供的換向輸出來控制 BLDC 電機。
