更高精度与耐用性的电容式编码器

在工厂自动化的过程中，必须要能准确地控制机具中电机的运作，并于发生异常时提早发出警告，以减少机器故障造成的停机时间。本文将为您介绍用于电机控制的各类编码器技术的发展与优缺点，以及由CUI Devices推出的电容式编码器的产品特性。

磁性与光学编码器技术各有其优缺点

在精密运动控制方面，编码器是将机械运动转换为电信号的重要组件，编码器可用于自动化设备、工业制程控制或机器人技术等许多应用，可提供有关位置、速度、距离和方向的数据。目前市场上有三种主要的编码器技术可供选择，包括磁性、光学和电容式。

磁性编码器由一个带有交变磁极的旋转磁盘和一个霍尔效应或磁阻传感器所组成，它通过检测磁通量场的变化来工作。磁性编码器坚固耐用，可以很好地应对冲击和振动，同时不受油、灰尘和湿气的影响。不过它们容易受到电动机引起的电磁干扰，并且具有受限的可运行工作温度范围，虽然磁性编码器也已经进行了许多改进，但与光学和电容式替代方案相比，它们的分辨率和精度通常较低。

与磁性编码器相比，光学编码器可以提供更高的分辨率和更高的精度。光学编码器由LED光源（通常是红外光源）和位于玻璃或塑料制成的编码器盘两侧的光电探测器所组成。尽管光学编码器已经在运动控制市场上占据主导地位数十年，但是因为光学编码器依赖于“视线”，所以它们特别容易受到灰尘、污垢和油污的影响，也容易受到振动和极端温度的损害。此外，在操作中光学编码器还会消耗高达100 mA的电流，并且其寿命最终会受到LED的限制。

电容式编码器的精度与耐用性更好

电容式编码器由转子、固定发射器和固定接收器三个主要组件所组成。转子包含了一个正弦波模式，并且随着转子的旋转，变送器的高频参考信号以可预测的方式进行调制。编码器检测接收板上电容电抗的变化，并使用解调算法将其转换为旋转运动的增量。电容式编码器比光学编码器更坚固耐用，可以承受各种环境污染物，还能更好地抵抗振动和极端温度。此外，在没有LED的情况下，与光学编码器相比，它具有更长的使用寿命，更小的占位面积和更低的电流消耗（6至18 mA）。它不会受电磁干扰和电噪声的影响，与磁性编码器一样坚固，但精度与分辨率更高。

鉴于电容式编码器的数字特性，电容式编码器还提供了更大的灵活性，允许用户更改编码器的分辨率。使用其他技术时，分辨率是由编码器盘决定，这意味着每次需要不同的分辨率时，都必须更换光学或磁性编码器。电容式编码器中可用的可编程分辨率不仅可用于系统优化（特别是在设计PID控制回路时），而且可减少库存量，因为一款产品型号便可用于多种应用。电容技术还允许以数字方式设置索引脉冲，以及为BLDC换向的编码器进行对准，而其内置的诊断功能则为设计人员提供了访问系统数据的途径，以便在现场进行快速故障排除。

无论系统要求如何，电容式编码器都可以为光学或磁性传感技术提供通用、经济高效且可靠的替代方案。电容编码不仅可以在任何环境条件下，在准确性和可靠性方面提供出色的性能，而且其固有的数字操作还可以提供可编程性和增强的诊断功能，同时仍与传统的编码器功能兼容。

弹性进行分辨率编程可减少库存数量

自从CUI Devices在2006年推出第一代电容式编码器以来，其AMT系列已被证明具有高度的可靠性和准确性，可以解决光学和磁性技术中遇到的许多应用问题。利用电容式传感技术，CUI Devices的增量式、绝对式和换向式AMT模块化编码器，可在不牺牲准确性的情况下提供高度耐用的解决方案。AMT系列具有最多22种可编程分辨率，工作温度范围为-40至125℃，在原型设计过程中可为工程师提供更大的灵活性，并且采购经理可以极大地减少生产中所需的规格单品数量。

编码器输出由差分驱动器驱动，并由接收器重构

CUI Devices提供一系列用于无刷直流电动机的标准增量式编码器、绝对值编码器和换向编码器。CUI Devices的AMT编码器提供径向和轴向配置，并提供各种输出信号类型，包括单端、差分线路驱动器、SSI、SPI、RS-485等。CUI Devices的AMT编码器系列具有多种选择，可以满足几乎所有应用的需求。

由于底层技术的特性，因此AMT编码器系列非常坚固，不像光学编码器容易因为灰尘或微粒附着在玻璃盘上，导致光信号受到干扰，且光学编码器内部的LED容易随着时间的流逝而烧坏。AMT编码器使用电容技术，因此不需要LED或视线条件，在工业环境中常见的灰尘、油污等，都不会对AMT编码器产生影响，也非常适合用在需要将整个装置密封在油中的电机或齿轮组件上。

此外，AMT编码器不需要光学编码器的玻璃盘，不会受到跌落、震动或冲击等因素导致效能降低，且AMT编码器没有磨损组件，这意味着旋转数没有限制，因此更加耐用。

多样化产品系列满足不同需求

CUI Devices的AMT编码器系列具有多种选择，也可以依据需要调整分辨率，像是每个AMT10或AMT10E编码器的背面都有一个4位置DIP开关，用户只需调整开关的位置，即可从16种分辨率中进行选择。其他的AMT系列编码器则可以使用AMT编程电缆和PC来调整分辨率，CUI Devices的AMT Viewpoint™软件允许用户根据系列配置多种规格，包括分辨率、旋转方向、电机极对和零位。AMT Viewpoint将帮助客户确定波形图和计算出的脉冲宽度值，这些值在选择分辨率时会自动调整，所有的AMT编码器也可以按客户要求订制，并预先配置为任何可用的分辨率

CUI Devices推出了AMT10和AMT10E系列、AMT11、20、21、22、23和31系列、AMT12系列、AMT13和33系列等电容式编码器。

结语

电容式编码器相较于磁性、光学编码器，具有精度与分辨率更高、更耐用等特性，相当适合在严苛的工厂环境中使用，CUI Devices推出众多系列的电容式编码器，将可以满足您在实际应用中的不同需求，值得您更进一步深入了解。