無論是 HVAC 閥門、工廠設備還是醫療設備，這些系統都依賴于執行器和電機來實現運動。我們可以想象簡單的運動，其中電機簡單地旋轉，軸實現運動。你有沒有想過如何控制電機以實現不同的速度和位置，無論是圓形、直線還是笛卡爾？這就是稱為編碼器和旋轉變壓器的微型電子設備的用武之地，以幫助控制速度和位置。它們位于電機軸內部或非常靠近電機軸，有時也稱為旋轉位置傳感器、運動反饋傳感器和換能器傳感器。

解析器和編碼器

讓我們在不涉及太多細節的情況下獲得一些技術性知識。雖然功能非常相似并且在某種程度上可以互換使用，但編碼器和旋轉變壓器是不同的。編碼器具有更高的分辨率和更高的速度；旋轉變壓器傾向于在惡劣的環境中提供更高的精度和可靠的操作。

旋轉變壓器：將位置和速度轉換為電信號

旋轉變壓器用于有刷和無刷電機，有助于測量電機的旋轉度數。在基本層面上，旋轉變壓器就像一個旋轉的微型變壓器！實際上，它之所以稱為旋轉變壓器，是因為它的兩個次級繞組是固定的，稱為定子，而初級繞組在電動機的軸上，稱為轉子。次級的峰值電壓將隨著旋轉變壓器軸的旋轉而變化，從而提供旋轉角度的電氣測量。由于次級繞組正交安裝，因此產生的輸出信號相位相差 90 度。一個輸出稱為正弦，另一個稱為余弦。旋轉變壓器數字轉換器 （RDC） 使用這些正弦和余弦信號來解碼電機的角位置和旋轉速度，并將它們饋送到微控制器。將旋轉變壓器磁性元件和電子元件集成到同一外殼中可提供更快的性能。然而，這給 PCB 面積和惡劣的熱環境帶來了壓力。

增量編碼器：確定方向

與旋轉變壓器一樣，增量編碼器產生兩個輸出信號，這些信號由磁盤上的均勻蝕刻分區產生。在光學編碼器中，圓盤的一側是光源，而圓盤的另一側提供兩個光檢測器。一個檢測器的輸出標記為通道 A，另一個檢測器的輸出標記為通道 B——兩個輸出都饋送到微控制器。圓盤安裝在電機軸上，而光源和檢測器是固定的。當圓盤隨著電機旋轉時，探測器會記錄每一次分割中斷光路的時間。蝕刻在磁盤上的分區數等于編碼器線數。兩個探測器的位置有助于感知從暗到亮的變化，每個躍遷計數有助于測量軸的獨特角度位置。兩個探測器的相對位置有助于確定方向。燈從滅到亮表示一個方向，而燈從亮到滅則感應到另一個方向。

旋轉變壓器和編碼器有助于在工廠車間實現運動部件的精確和可重復定位，以幫助以高產量、低成本和廣泛的靈活性制造產品。它們可以準確地解析和編碼電機軸、其他旋轉軸或電機和機器的笛卡爾/直線運動的位置。

如今，隨著智能和操作員對雙向控制的需求增加，編碼器和旋轉變壓器甚至通過基于 RS-485 或以太網等標準的通信協議與系統控制器 （PLC） 和 HMI 面板聯網。

一切都與空間有關

在具有環形和 40mm 2 PCB 面積或更小的用于電子設備的典型電機編碼器或旋轉變壓器中，在處理完 RDC、微控制器、接口和網絡連接之后，幾乎沒有任何電壓調節器空間。但是在 24Vin 時負載電流超過 100mA-300mA 并且電機外殼溫度很容易超過 100 o C，用戶不能再使用線性穩壓器。該怎么辦？即使開關穩壓器 IC 很小，每個都帶有一袋零件：電感器、補償電阻器和電容器，以及一堆其他分立器件，以使它們工作。市場上的許多電壓調節器超過了整個 40 mm 2！這就是行業領先的客戶使用 Maxim 的Himalaya uSLIC? 電源模塊的地方僅 3 毫米 x 2.6 毫米，具有完全集成的組件，以保持整個電源解決方案的微型化。你是？如果沒有，是時候重新考慮你的優勢了。

圖 1：Himalaya uSLIC 電源模塊在微型封裝中接受 4.0V 至 42V 的寬輸入電壓。

審核編輯：郭婷