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图3：这张磁编码器图片显示了转子上的磁极和执行读数的传感器。 （图源：aicandy/stock.adobe.com；AI生成） 置 最 精 确 的 方 法 之 一 。它 们 利 用 变 压 器 原 理，采 用 固 定 到 转 子 上 或 内 置 于 转 子 中 的 单 个 初 级 线 圈 结 构 。初 级 线 圈 与 两 个 互 成 9 0° 角 的 次 级 绕 组 配 对 （图2）。当 交 流 电（AC）为 初 级 绕 组 通 电 时，次 级 输 出 将 因 其 位 置 而 异 相， 从而产生与转子角度成正比的不同峰 值 电 压 。然 后，初 次 信 号 将 用 作 基 准， 对 次 级 读 数 进 行 解 调 。依 据 这 些 信 息 可 以 计 算 出 轴 角 的 高 分 辨 率 测 量 值 。 由于初级和次级绕组之间没有物理接 触，因 此，分 解 器 非 常 坚 固 可 靠 。但 另 一方面，它们也可能相对昂贵、复杂且 耗电。 编码器 有好几种类型的编码器都可用于提供 位置反馈。它们各有千秋。 光学编码器 光学编码器包含一个 L E D和两个互成 90°角的光电传感器 。LED和光电传感 器之间由一个随转子旋转的玻璃或塑 料 圆 盘 隔 开 。圆 盘 上 有 不 透 明 和 透 明 交 替 的 线 条 或 狭 槽，这 些 线 条 或 狭 槽 从 中 心 向 外 辐 射 。线 条 或 狭 槽 的 数 量 决定了编码器的分辨率。圆盘旋转时， 传 感 器 可 检 测 到 明 暗 图 案，这 些 图 案 会被光传感器转换成脉冲流。然后，电 路将这些脉冲流转换成显示位置和方 向 的 两 个 比 特 流 。这 种 编 码 器 只 能 提 供运动的增量指标。要确定绝对位置， 可 以 使 用 第 三 个 光 电 传 感 器 作 为 参 考。 由于光学编码器依赖于视觉图像，因此 任 何 导 致 狭 槽 模 糊 的 污 染 或 堵 塞 都 会 削弱编码器的性能。电机振动会损坏圆 盘，极 端 温 度 也 会 引 起 圆 盘 扭 曲 变 形 。 此外，LED也会随时间推移而出现性能 退 化 。最 后，光 学 编 码 器 的 功 耗 也 大 于 其 他 反 馈 感 测 方 法 。尽 管 存 在 这 些 缺 点，光学传感仍然是位置感测常用的选 择之一。 磁编码器 磁 编 码 器 采 用 圆 周 上 有 多 个 磁 极 的 圆 盘 。传 感 器（如 检 测 电 压 变 化 的 霍 尔 效 应装置或检测磁场变化的磁阻装置）彼 此等距离放置，并在圆盘旋转时输出正 弦波。磁极数和传感器数决定了编码器 的初始分辨率，然后由电路决定转子的 位 置 。这 种 技 术 提 供 的 是 增 量 读 数 。工 程 师 可 以 通 过 为 每 个 测 量 位 置 分 配 数 字代码来获得绝对读数。 磁编码器坚固耐用，能够承受电机的冲 击和振动（图3）。它们的工作不受油污、 灰尘、湿气等污染物的影响。然而，它们 容 易 受 到 极 端 温 度 以 及 电 机 引 起 的 磁 干扰的影响。它们提供的分辨率和精度 也往往低于其他编码器，不过现代技术 已经大大提高了它们的性能。 电容式编码器 | 36