新方法開啟新機遇

　　一直以來編碼器用戶都不愿意改變，因為一些聲稱可提供卓越性能和可靠性的創新電機控制技術，必須擁有出色的紀錄和往績來作為支持，才可以用于工作場地或工業裝置。雖然光學編碼器和磁編碼器歷史悠久，而且基于看似“更具體”的物理概念，但是電容式編碼器亦是基于經過全面試驗的原理，并且已經通過多年來在現場的成功實際應用中得到證明。這種不同于運動感測的數字式交替方法提供了許多益處，為利用旋轉換向編碼器的設計人員提供了全新的智能水平。

　　旋轉編碼器對于幾乎所有運動-控制應用來說都很關鍵，由于無刷直流電動機（BLDC）使用增加，使得旋轉編碼器的需求進一步擴大，而且提供了控制、精度和效率等方面的諸多益處。編碼器的任務很簡單，原則上就是：向系統控制器指示電機軸的位置，請參考圖1.控制器可以利用這信息準確高效地給電機繞組轉向以及確定速度、方向和加速，這些是運動控制回路維持電機性能要求所需要的參數。

圖1 旋轉編碼器提供電機軸方向、位置、速度和加速信息

　　編碼器可以基于各種技術，這些技術提供標準的A和B正交信號數字輸出，某些型號還提供索引輸出，請參考圖2a。換向編碼器（下面將進行更全面的說明）還提供U、V和W換-相的信道輸出，請參考圖2b。

圖2a 光學編碼器標準A和B正交信號及索引信號

圖2b 換向編碼器產生的U、V和W波形

　　編碼器技術

　　最著名的三種編碼器方法分別基于光學技術、磁技術或電容技術。簡單來說，光學技術采用帶槽圓盤，一側是LED，而光電晶體管在相對的一側。當圓盤轉動時，光程被阻斷，得到的脈沖指示軸的轉動和方向。雖然光學方法成本低且效率高，但是以下兩個因素使得光學編碼器的可靠性下降：污垢、灰塵和油脂等污染物會干擾光程，及LED的使用壽命有限，通常幾年之內其亮度損失過半，最終被燒壞。

　　除了利用磁場而非光束之外，磁編碼器的結構與光學編碼器類似。磁編碼器用磁盤代替帶槽光輪，磁盤在一組磁阻傳感器上轉動，在這些傳感器中產生響應，傳遞給信號-調節前端電路，用于確定軸的位置。雖然這種編碼器的耐用性較高，但是容易受到電機產生的電磁干擾影響，準確性不如光學編碼器。

　　第三種方法，即電容式編碼方法，具有光學編碼器和磁編碼器的所有優點，但是卻沒有它們的缺點。這種技術利用的原理與成熟、低成本而且精密的數字游標卡尺相同。它具有兩個柱狀或線狀型式，一個在固定元件上，另一個在運動元件上，兩者一起形成了一個配置為發送器/接收器對的可變電容器，請參考圖3.當編碼器轉動時，一體式ASIC對這些線的變化進行計數，并利用內插法尋找軸的位置和轉動方向，建立標準的正交輸出，以及其它編碼器提供的換向輸出，用于控制無刷直流（BLDC）電機。

　　這種電容式技術的優點是不會磨損，不受工業環境中常見的灰塵、污垢和油脂等污染物質的影響，使其本質上比光學編碼器更可靠。電容式編碼器還具有其數字控制特征帶來的性能優勢，包括調節編碼器分辨率的能力（脈沖/轉數），不需要更換為分辨率更高或更低的編碼器。