编码器多通道

本文格式为Word版，下载可任意编辑——编码器多通道换向直流电机编码器通道

在现今需要高强度伺服电机应用的电脑数值操纵工具(数控机床)、电梯以及中到大型工业自动化设备中，对于电源效率、转矩、轴向振动和抗噪声才能的要求已经成为操纵系统和编码器的主要设计考量。因此，永磁同步电动机(PMSM，PermanentMagnetSynchronousMotors)，更加是无刷直流电机(BLDC，BrushlessDCmotors)的制造商，无不持续探索可以通过更高速度供给更佳精确度的编码器解决方案，并且可以稳健地在环境中运行。

为了得志这一需求，对6通道换向编码器举行了提升，使之达成250kHz的频率响应、更生动的极对数，并采用可处理轴向振动问题的特殊锥形轴设计，以及带来屏蔽接地以支持苛刻工作条件要求的额外电子电路。

无刷直流电机介绍

无刷直流电机由两个主要片面组成，分别为转子和定子。其中，转子为永磁式磁铁，定子那么由以120°电子角分开，缠绕在软金属的电枢绕组构成。系统的驱动电路供给流经定子绕组的相位电流，这个动作产生了可以推动转子的不同相位磁场，在本篇文章的议论中将把这些相位分别命名为U、V和W。典型的闭环反应系统如图1所示。

增加转子中的极对数可以提高电动机的极对数，极对数的增加可以通过选择正确的磁性材料或加大转子的直径达成。

对于直接驱动转矩电动机，转矩速度比务必平坦，要维持稳定的转矩，也就是把转子的纹波保持在最低，转子中的极对数务必够高，因此，在实际应用中通常使用8、10、20甚至高达30个极对数，这也逐步成为这类型电动机应用的常见配置。

无刷直流电机的应用要求

无刷直流电机在工业界中广泛使用，高强度工业应用，如研磨、搪磨和铣削过程的数值机床，就需要最小纹波的稳定转矩；然而在中大型工业应用中，如金属和木材加工机械，转矩操纵和负载刚度就成为关键的考量。另一方面，对于电梯用的牵引电动机，稳定的转矩/速度比那么是主要的考虑因素。

假设需要更高的转距和效率，或更稳定平稳的驱动，也就是降低转矩纹波，无刷直流电机的极对数就务必随着转矩一同提高。通常，高转矩电动机搭配强大的稀土磁体，像钕铁硼(NdFe-B)，电动机直径较大，可以参与较多极对数以及相对短大量的极对长度。作为例如，1m直径和6英寸长的极对就经常应用在电梯驱动系统中。

对于高强度应用以及中到大型工业自动化设备，电动机转距就成为考量的关键因素，通常，用来改善功率因数、效率和电动机转矩大小的方法是提高转子的极对数和定子的绕组。

对于传统的三相无刷直流电机，需要3个霍尔传感器来产生120°。根本上，由于霍尔传感器为集电极开路器件，因此每个传感器都需要上拉电阻，这些额外的组件、连接线和接点都可能会因连线和腐蚀而产生稳当性问题。为了制止这种处境，制造商通常借助强化传感器和配套支持部件来制止受到恶劣环境的影响。

无刷直流电机中的霍尔传感器作为操纵器的反应系统来达成电动机的换向程序，主要通过取得转子目前相对定子绕组的位置，并利用取得的信息用来激发相对的电机绕组举行转动。

由于霍尔传感器在实体安置上务必以120°间隔分开，因此其在印刷电路板上的位置安置通常也会受到定位精确度的影响。

这样的不切实问题会影响到无刷直流电机的性能，然而这个问题可以通过对传感器信号的进一步过滤来减轻。

在电磁兼容(EMC，ElectroMagneticCompatibility)测试的返回电流感应中，当极对数增加时，电流感应的精确性和稳当度就成为挑战。因此，光学编码器在换向极对数增加时就在供给高精确性和稳当度上扮演了关键的角色。

典型的光学编码器

如图2所示，光学编码器由三个主要片面组成：

1码盘或码尺-带有图案的码盘或码尺。

2发光器-通常使用发光二极管(LED)或红外光(IR)。

3检测器-感光分立光二极管或更先进的光晶体管阵列集成电路，可以把机械动作转换成电子信号。

光学编码器系统由发光器发光通过码盘，码盘上的图案操纵光的传送和遮盖，形成了落在光二极管上的序列光影变化，接着由光二极管检出。编码器的换向信号照旧保持高精确性和稳当度，不会受到极相位或相位数的影响。

图2光学编码器

由于光学编码器受码盘操纵，因此可以进一步定制来得志更高极对数的要求，这在传统的霍尔传感器上并不成行。不过，最小的角度为0.33°(最大180个极对数)，唯一的限制在光检测器的设计。

通过表1可以看到，极对数越高，

如图3所描述，无刷直流电机的一个极对可以产生6个状态，在完整转动一圈中以60机械度分开。另一方面，图4中的两个极对数那么产生12个状态，以30机械度分开。

提高极对数可以减低信号纹波，而信号纹波的裁减那么可以改善功率因数和电动机转动的平稳度，可见图5。相反地，随着极对数的增加，转矩的平坦度也会提升。

随着无刷直流电机对于转矩稳定度的要求越来越高，转子极对数和定子相位配置也随着新绕线方法和使用的磁性材料而提升，要得志高转矩速度的稳定，编码器的正确选择分外关键。选择编码器时主要的考虑参数有：

1辨识率(CPR，每转动一圈的脉冲数)

2相对电动机速度的响应频率。(电动机速度：每分钟转动圈数RPM=[频率(kHz)×60]/CPR)