電機閉環(huán)控制反饋方式介紹

家用自動升降臺可自動上升到精確位置；

激光切割機床在切割物料時能做到不差毫厘；

我們轉(zhuǎn)動汽車方向盤時，車輪輕松達到精確的轉(zhuǎn)彎角度；

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在我們生活中，這些理所當(dāng)然的場景，都是靠電機在背后默默輸出動力！而電機準確判斷出動力角度及速度還要歸功于傳感器。

三類常用編碼器對比

根據(jù)編碼器的工作方式，我們把編碼器分成三大類：光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁編碼器。

光電編碼器，顧名思義就是通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量。

光電編碼器的輸出通常是三根信號線，其中AB線是相差90°的正交脈沖，可以盤點電機旋轉(zhuǎn)方向，Z線輸出轉(zhuǎn)速的脈沖信號。



光電編碼器原理

旋轉(zhuǎn)變壓器，與普通變壓器類似，旋轉(zhuǎn)變壓器的一次側(cè)繞組作為激磁繞組，運行時通入激磁信號；二次側(cè)作為信號繞組，運行時通過和激磁繞組互感產(chǎn)生信號，并隨著相對旋轉(zhuǎn)，輸出兩相包含轉(zhuǎn)子位置信息的正余、弦信號，通過解碼軟硬件進行解碼后獲取位置角。

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旋轉(zhuǎn)變壓器原理

磁編碼器，采用磁電設(shè)計，由磁感應(yīng)器件的磁場變化來產(chǎn)生或提供電機的位置和速度。磁性編碼器內(nèi)部的磁敏元件是重要組成部分，他們的電阻會因為外加磁場的變換增加或減少。

電阻的變換量稱為磁阻，這種發(fā)生變化的現(xiàn)象為磁阻效應(yīng)。磁敏元件的靈敏度非常高，所以磁編碼器輸出十分的精準。

三種編碼器對比：

與光編和旋轉(zhuǎn)變壓器相比，磁編碼器因為其所需器件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，又抗震、耐腐蝕等，出現(xiàn)在很多控制應(yīng)用中，比如伺服數(shù)控機床、無人機、手持云臺、機器人、機械手臂中會出現(xiàn)磁編碼器的身影。除此之外，在汽車應(yīng)用中，磁編碼器也是處處可見。

典型編碼器之磁編碼器的應(yīng)用場景 ? ? ?

??正式講應(yīng)用前，進一步給大家普及下磁編碼器的工作原理： ?

磁編碼器的信號處理部分是通過軟、硬件技術(shù)從磁敏元件輸出的正余弦信號中提取出高精度的轉(zhuǎn)角位置信息。



磁編碼器輸出正交信號 硬件部分負責(zé)對傳感器的兩相輸出正交信號進行放大、調(diào)理、變換，使得硬件處理后的信號能夠適用于微處理器的采樣和軟件處理，而軟件部分則是通過對采樣數(shù)據(jù)的解碼運算和誤差校正，從采集的兩相正交信號數(shù)據(jù)中獲取優(yōu)化后的角度位置信息，并以增量式編碼或數(shù)字式通信的方式輸出角度位置信息，從而實現(xiàn)磁編碼器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。

??常用（位置）磁編碼器：它不受惡劣環(huán)境因素的干擾，可一直保持自身的高精度輸出。所以越來越多的高精度場合使用了磁編碼器。 磁編碼器內(nèi)部磁敏元件的磁阻效應(yīng)通常分為以下幾類：

AMR（各向異性磁阻效應(yīng)）：鐵磁材料的電阻率隨自身磁化強度和電流方向夾角改變而變化。

GMR（巨磁阻效應(yīng)）：巨磁阻效應(yīng)是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。巨磁阻產(chǎn)生于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu)，晚于AMR出現(xiàn)，但是靈敏度比較高，是應(yīng)用最廣泛的。

TMR（穿隧磁阻效應(yīng)）：利用磁性多層膜材料的磁道電阻效應(yīng)對磁場進行感性，比ARM和GMR具有更大的電阻變化率，是目前最新的磁阻效應(yīng)，相應(yīng)的磁編碼器輸出靈敏度是最高的。 ??






審核編輯：劉清