新方法开启新机遇

　　一直以来编码器用户都不愿意改变，因为一些声称可提供卓越性能和可靠性的创新电机控制技术，必须拥有出色的纪录和往绩来作为支持，才可以用于工作场地或工业装置。虽然光学编码器和磁编码器历史悠久，而且基于看似“更具体”的物理概念，但是电容式编码器亦是基于经过全面试验的原理，并且已经通过多年来在现场的成功实际应用中得到证明。这种不同于运动感测的数字式交替方法提供了许多益处，为利用旋转换向编码器的设计人员提供了全新的智能水平。

　　旋转编码器对于几乎所有运动-控制应用来说都很关键，由于无刷直流电动机（BLDC）使用增加，使得旋转编码器的需求进一步扩大，而且提供了控制、精度和效率等方面的诸多益处。编码器的任务很简单，原则上就是：向系统控制器指示电机轴的位置，请参考图1.控制器可以利用这信息准确高效地给电机绕组转向以及确定速度、方向和加速，这些是运动控制回路维持电机性能要求所需要的参数。

图1 旋转编码器提供电机轴方向、位置、速度和加速信息

　　编码器可以基于各种技术，这些技术提供标准的A和B正交信号数字输出，某些型号还提供索引输出，请参考图2a。换向编码器（下面将进行更全面的说明）还提供U、V和W换-相的信道输出，请参考图2b。

图2a 光学编码器标准A和B正交信号及索引信号

图2b 换向编码器产生的U、V和W波形

　　编码器技术

　　最著名的三种编码器方法分别基于光学技术、磁技术或电容技术。简单来说，光学技术采用带槽圆盘，一侧是LED，而光电晶体管在相对的一侧。当圆盘转动时，光程被阻断，得到的脉冲指示轴的转动和方向。虽然光学方法成本低且效率高，但是以下两个因素使得光学编码器的可靠性下降：污垢、灰尘和油脂等污染物会干扰光程，及LED的使用寿命有限，通常几年之内其亮度损失过半，最终被烧坏。

　　除了利用磁场而非光束之外，磁编码器的结构与光学编码器类似。磁编码器用磁盘代替带槽光轮，磁盘在一组磁阻传感器上转动，在这些传感器中产生响应，传递给信号-调节前端电路，用于确定轴的位置。虽然这种编码器的耐用性较高，但是容易受到电机产生的电磁干扰影响，准确性不如光学编码器。

　　第三种方法，即电容式编码方法，具有光学编码器和磁编码器的所有优点，但是却没有它们的缺点。这种技术利用的原理与成熟、低成本而且精密的数字游标卡尺相同。它具有两个柱状或线状型式，一个在固定元件上，另一个在运动元件上，两者一起形成了一个配置为发送器/接收器对的可变电容器，请参考图3.当编码器转动时，一体式ASIC对这些线的变化进行计数，并利用内插法寻找轴的位置和转动方向，建立标准的正交输出，以及其它编码器提供的换向输出，用于控制无刷直流（BLDC）电机。

　　这种电容式技术的优点是不会磨损，不受工业环境中常见的灰尘、污垢和油脂等污染物质的影响，使其本质上比光学编码器更可靠。电容式编码器还具有其数字控制特征带来的性能优势，包括调节编码器分辨率的能力（脉冲/转数），不需要更换为分辨率更高或更低的编码器。