編碼器

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傳感器的編碼器是利用光學或磁性或是機械接點的方式感測位置,並將位置轉換為電子訊號後輸出,作為控制位置時的回授訊號。
傳感器依運動方式可分為旋轉編碼器或是線性編碼器:
旋轉編碼器可以將旋轉位置或旋轉量轉換成類比(如類比正交訊號)或是數位(如USB、32位元並列訊號或是數位正交訊號等)的電子訊號,一般會裝在旋轉物件上,如馬達軸。
線性編碼器則是以類似方式將線性位置或線性位移量轉換成電子訊號。
編碼器可分為絕對型或增量型。絕對型編碼器的訊號將位置分割成許多區域,每一個區域有其唯一的編號,再將其編號輸出,可以在沒有以往位置資訊的情形下,提供明確的位置資訊。增量型編碼器的訊號是週期性的,訊號本身無法提供明確的位置資訊,若以某位置為準,持續的對訊號計數才能得到明確的位置資訊。
絕對型及增量型編碼器可達到相同的解析度,但絕對型編碼器不需以往的位置資訊,較適合用在編碼器訊號可能會中斷的場合。

 

機械式絕對型編碼器中有一個金屬圓盤,上面有許多同心圓環狀的開口,金屬圓盤固定在一個和主軸同步旋轉的絕緣圓盤上。編碼器的定子上有一組滑動接觸器,各接觸器放置在不同半徑的位置,對應金屬圓盤上對應半徑的開口。而金屬圓盤會連接到一電流源,當軸和圓盤一起旋轉時,依接觸器對應位置的不同,有些接觸器會接觸到金屬圓盤,有些不會,每個接觸器會連接到一個感測器,而金屬圓盤的開口有經過設計,可以將圓分為若干等分,每一等分都對應一個不重覆的二進制碼,二進制碼是由每個接觸器是否有電流而組成。
機械式絕對型編碼器一般會用電刷來當接觸器,因為電刷容易磨損.機械式絕對型編碼器並不常見。在一些低速的應用中比較會用到機械式絕對型編碼器。

工業上許多場合會用到編碼器。像是需要知道精確位置的位置控制系統,會用旋轉編碼器作為位置的回授。感應馬達是工業上常用的馬達,但由於其運轉時會有轉差率,實際的轉速會隨電流而變化。若需要控制馬達的轉速,也會用增量型編碼器作為速度的回授。
永磁同步無刷馬達常用在工具機、機械人或是其他設備中,常會配合編碼器量測馬達轉動的位置。若是使用感應馬達的伺服機構,使用增量型編碼器即可。但是若使用永磁同步無刷馬達,需配合絕對型編碼器,其原因在永磁同步馬達中,定子電流需和轉子的磁鐵維持特定的角度,永磁同步馬達才會有理想的轉矩輸出,因此需要絕對型編碼器知道轉子的位置。若定子電流和轉子磁鐵的相關角度不對,馬達的轉矩性能不佳,有可能不轉或甚至逆向旋轉,因而造成危險,因此絕對型編碼器在這種應用時是相當重要。
也有一些永磁同步馬達使用特殊的增量式編碼器,除了A、B及Z相信號外,還有U、V及W相偵測磁極的位置。U、V及W相可能是單獨的三組線,或是將U、V及W相和A、B及Z相共用的省配線編碼器,送電後一段時間內先送出U、V及W相信號,之後仍維持正常的A、B及Z相信號輸出

 

資料來源:維基百科

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