無論是 HVAC 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。我們可以想象簡單的運動，其中電機簡單地旋轉(zhuǎn)，軸實現(xiàn)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)備的用武之地，以幫助控制速度和位置。它們位于電機軸內(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。

解析器和編碼器

讓我們在不涉及太多細節(jié)的情況下獲得一些技術(shù)性知識。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

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)度數(shù)。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，它之所以稱為旋轉(zhuǎn)變壓器，是因為它的兩個次級繞組是固定的，稱為定子，而初級繞組在電動機的軸上，稱為轉(zhuǎn)子。次級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)角度的電氣測量。由于次級繞組正交安裝，因此產(chǎn)生的輸出信號相位相差 90 度。一個輸出稱為正弦，另一個稱為余弦。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來解碼電機的角位置和旋轉(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，這些信號由磁盤上的均勻蝕刻分區(qū)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。一個檢測器的輸出標記為通道 A，另一個檢測器的輸出標記為通道 B——兩個輸出都饋送到微控制器。圓盤安裝在電機軸上，而光源和檢測器是固定的。當圓盤隨著電機旋轉(zhuǎn)時，探測器會記錄每一次分割中斷光路的時間。蝕刻在磁盤上的分區(qū)數(shù)等于編碼器線數(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度位置。兩個探測器的相對位置有助于確定方向。燈從滅到亮表示一個方向，而燈從亮到滅則感應(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)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，隨著智能和操作員對雙向控制的需求增加，編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器甚至通過基于 RS-485 或以太網(wǎng)等標準的通信協(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，幾乎沒有任何電壓調(diào)節(jié)器空間。但是在 24Vin 時負載電流超過 100mA-300mA 并且電機外殼溫度很容易超過 100 o C，用戶不能再使用線性穩(wěn)壓器。該怎么辦？即使開關(guān)穩(wěn)壓器 IC 很小，每個都帶有一袋零件：電感器、補償電阻器和電容器，以及一堆其他分立器件，以使它們工作。市場上的許多電壓調(diào)節(jié)器超過了整個 40 mm 2！這就是行業(yè)領(lǐng)先的客戶使用 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，以保持整個電源解決方案的微型化。你是？如果沒有，是時候重新考慮你的優(yōu)勢了。

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