简而言之，哪里有运动，哪里就肯定有编码器。这些器件可能不像使用它们的某些产品那样具有魅力，但是在当今复杂的运动控制系统中至关重要。
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。这些器件必须在恶劣的条件下工作，并会暴露于灰尘、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， 从而带来控制、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。
目前出现了一些采用智能功能的新方法，带来了新功能和新机会，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。传统上，编码器用户不愿接受改变，但如今对于原理经过充分测试的电容式编码器等技术，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、零位和极数。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
最著名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。
图 1：这是传统的光学编码器设置。（图片来源：CUI Devices）
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。
图 2：这是电容式感测，带有正交条排和输出波形。（图片来源：CUI Devices）
作者：Jeff Smoot 是 CUI Devices 应用工程和运动控制部门副总裁
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