电容性，磁性和光学编码器

赞助的内容由Jeff Smoot•V.P.应用工程与运动控制|崔公司

在精密运动控制方面，编码器是将机械运动转换为电信号的重要部件。编码器用于许多应用，如自动化设备、工业过程控制或机器人，提供位置、速度、距离和方向的数据。市场上有三种主要的编码器技术可供选择:磁性、光学和电容式。本博客将描述每种技术的工作原理，并突出电容式编码器技术的一些固有优点。

主要编码器技术的特点

磁编码器:由旋转磁化盘组成，具有交替极点和霍尔效应或磁阻传感器，通过检测磁通磁场的变化来操作磁编码器。磁性编码器坚固耐用，耐冲击和振动非常好，同时不受油，污垢和水分进入的影响。在缺点中，它们易于由电动机引起的磁干扰，并且具有有限的可行工作温度范围。虽然对磁性编码器进行了许多改进，但它们通常比光学和电容替代方案提供更低的分辨率和精度。

光学编码器:与磁编码器相比，光学编码器可以提供更高的分辨率和更高的精度。一种光学编码器由LED光源(通常为红外)和位于由玻璃或塑料制成的编码器盘相对两侧的光电探测器组成。编码器盘包含一系列交替的透明和不透明线或槽。当圆盘转动时，通过窗口的光的开启/关闭提供了典型的方波A和B正交脉冲。虽然光学编码器已经主导运动控制市场几十年，这些设备也有固有的缺点。由于光学编码器依赖于“视线”，它们特别容易受到灰尘、污垢和油的影响。光盘通常是用玻璃或塑料制成的，这使得它们容易受到振动和极端温度的损坏，以及在装配到电机上的过程中受到污染。在工作中，光编码器也消耗超过100毫安的电流，其寿命最终受到LED的限制。

电容式编码器：电容式编码器由三个主要部件组成:转子、静止发射机和静止接收机。转子包含一个正弦模式，当它旋转时，发射机的高频参考信号以可预测的方式被调制。编码器检测接收板上电容-电抗的变化，并使用解调算法将其转换为旋转运动的增量。

比较电容式、光学式和磁性编码器磁盘

电容式编码器的优点

自CUI于2006年推出第一代电容式编码器以来，其原理与数字卡钳相同，具有良好的跟踪记录。的AMT系列已被证明是高度可靠和准确的，解决了光学和磁性技术的许多应用问题。电容式编码器比光学编码器更坚固，容忍一系列环境污染物，如灰尘，污垢和油。电容式编码器也保持更好的振动和温度极端。此外，没有LED，它具有比光学编码器更长的寿命，较小的占用件，较小的占用空间和更低的电流消耗（6到18 mA）。免于磁干扰和电噪声，它与磁编码器一样坚固，但具有更高的精度和更高的分辨率。

考虑到其数字特性，电容式编码器还提供了更大的灵活性，允许用户更改编码器的分辨率。对于其他技术，分辨率是由编码器磁盘决定的。这意味着每次需要不同的分辨率时，必须更换光学或磁性编码器。电容式编码器的可编程分辨率不仅有助于系统优化，特别是在设计PID控制回路时，而且可以减少库存，因为一个模型可以跨多个应用程序使用。电容技术还可以数字化设置无刷直流换向编码器的索引脉冲和校准，而其内置的诊断功能为设计人员提供了宝贵的系统数据，以便在现场快速排除故障。