作為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的核心單元，伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)定位，使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出能夠跟隨輸入量的任意變化而變化。一套伺服系統(tǒng)性能好不好，主要看四項(xiàng)指標(biāo)：編碼器精度、電機(jī)過(guò)載能力、最高轉(zhuǎn)速和速度頻率響應(yīng)能力。尤其是編碼器的分辨率和精度與運(yùn)動(dòng)控制性能有著密切的聯(lián)系。

在極端環(huán)境下，伺服驅(qū)動(dòng)器反饋元件的穩(wěn)定性、耐用度顯得格外重要。旋變編碼器因自身優(yōu)勢(shì)能應(yīng)對(duì)特殊環(huán)境下高精度、高可靠性的運(yùn)控要求，可以很好解決這類問(wèn)題。

什么是旋變編碼器？

旋變編碼器簡(jiǎn)稱“旋變”，是一種輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角保持一定函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機(jī)，是一種將角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的位移傳感器，是可以檢測(cè)機(jī)械速度和位置的元器件。

旋變編碼器的工作原理是什么?

旋變編碼器利用變壓器原理來(lái)解角，由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵(lì)磁電壓，轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過(guò)電磁耦合得到感應(yīng)電壓。定子繞組內(nèi)分別有勵(lì)磁線圈（如圖所示R1-R2）、正弦繞組（如圖所示S1-S2）和余弦繞組（如圖所示S3-S4）。

當(dāng)人們使用旋變時(shí)，給勵(lì)磁線圈兩端施加勵(lì)磁電壓，得到的波形是正弦波（如下圖所示），頻率一般是10-20k。

正弦繞組和余弦繞組的兩個(gè)相位相差90度。當(dāng)旋變旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，在S1、S3兩端可以得到一個(gè)正弦包絡(luò)線的波形，如下圖所示：

在S2、S4兩端可以得到一個(gè)余弦包絡(luò)線的波形，如下圖所示：

正弦繞組和余弦繞組幅值的比值反正切就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，可以計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的位置，再通過(guò)波形還可計(jì)算出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

旋變編碼器如何選型？

在選型或采購(gòu)旋變編碼器時(shí)，需要從多方面進(jìn)行評(píng)估才能達(dá)到完美結(jié)果。威科達(dá)建議大家在選型時(shí)注意以下三點(diǎn)：

①旋變編碼器的尺寸、安裝要求

根據(jù)電機(jī)尺寸大小選擇與之相對(duì)應(yīng)的旋變編碼器。如果是空心軸電機(jī)則需要選擇特殊尺寸的旋變編碼器。

②極對(duì)數(shù)

因?yàn)橥今R達(dá)需要換向，所以電機(jī)的極對(duì)數(shù)必須是旋變編碼器的整數(shù)倍。異步馬達(dá)則不需要考慮極對(duì)數(shù)。

③磁組式or繞線式

繞線式旋變應(yīng)用到的工業(yè)場(chǎng)合最高極限速度一般是10000 r/min，如常見(jiàn)的工業(yè)設(shè)備。如果需要更高細(xì)分度則選磁組式旋變，它可以達(dá)到30000 r/min，電動(dòng)汽車一般采用該類旋變編碼器。

如果我們做好了旋變編碼器的選型，接下來(lái)就是安裝了。旋變編碼器安裝有哪些注意事項(xiàng)呢？主要是以下5點(diǎn)：

旋變編碼器安裝注意事項(xiàng)

1、轉(zhuǎn)子和定子要同心。旋變編碼器在安裝的時(shí)候轉(zhuǎn)子和定子需要同心，如果不同心，檢測(cè)精度會(huì)有誤差；

2、遠(yuǎn)離磁場(chǎng)干擾的環(huán)境。旋變編碼器靠磁場(chǎng)耦合，有磁場(chǎng)干擾會(huì)影響信號(hào)精度；

3、使用雙絞屏蔽線，屏蔽層要接地，防止信號(hào)干擾；

4、差分線及旋變內(nèi)部阻等阻抗。旋變內(nèi)阻等阻抗在選旋變編碼器的時(shí)候就需要提前選擇；

5、正弦和余弦信號(hào)的接受端盡量高阻。因?yàn)樵趯?shí)際使用中，旋變正弦和余弦的繞組沒(méi)有辦法完全等阻抗，所以在信號(hào)接收端盡量選擇高阻抗的接收端。

為什么選擇旋變編碼器作為伺服驅(qū)動(dòng)的反饋元件？據(jù)威科達(dá)冀總工介紹，旋變編碼器在低速運(yùn)行時(shí)的精度比光電編碼器要更好。編碼器的精度由細(xì)分度決定，編碼器的細(xì)分度分為高速細(xì)分度和低速細(xì)分度。

這里以增量式2500光編和旋變編碼器做比較，增量式2500光編在低速狀態(tài)下小于一個(gè)脈沖時(shí)，沒(méi)辦法繼續(xù)做細(xì)分，只能用T法來(lái)計(jì)算時(shí)間且只能預(yù)估，信號(hào)精度自然會(huì)比較差。旋變編碼器的波形是正弦波，它的細(xì)分度由反正切表決定，反正切表做得越細(xì)就能實(shí)現(xiàn)無(wú)限細(xì)分。所以，低速狀態(tài)下旋變編碼器的細(xì)分度要更好，噪音和抖動(dòng)比較小，另外定位速度也更快。

此外，旋變編碼器還有以下的優(yōu)缺點(diǎn)。

旋變編碼器的優(yōu)點(diǎn)

1、環(huán)境耐受度好

旋變編碼器耐震動(dòng)、耐油污、耐高溫、耐腐蝕、防灰塵。具有適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力，可靠性更好，使用壽命更長(zhǎng)。

2、低速性能好

旋變編碼器采用鎖相環(huán)，在低速時(shí)可以無(wú)限細(xì)分，比同樣位數(shù)光電式編碼器擁有更好的細(xì)分度。

旋變編碼器的缺點(diǎn)

1、必須使用專用解角芯片，如常見(jiàn)的AU6802N1、AD2S1205。

2、旋轉(zhuǎn)編碼器細(xì)分度依賴A/D芯片的位數(shù)，一般會(huì)使用12位，細(xì)分度會(huì)差一些。超過(guò)12位的A/D造價(jià)較高。

威科達(dá)旋轉(zhuǎn)編碼器在解角芯片上做了自己的設(shè)計(jì)，精度可以達(dá)到14位，可以廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、軍工和注塑機(jī)等。

早期的旋變編碼器，由于信號(hào)處理電路比較復(fù)雜、價(jià)格比較貴的原因，其應(yīng)用受到了限制。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件集成化程度的提高，元器件成本大大降低；另外，信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，使得旋變編碼器的信號(hào)處理電路變得簡(jiǎn)單可靠。威科達(dá)自主研發(fā)的VEC-VC系列伺服系統(tǒng)支持Modbus、CANopen、EtherCA、Profinet等多種通信協(xié)議，信號(hào)處理采用軟件解碼，更加靈活、方便，為旋轉(zhuǎn)變壓器提供了更加廣闊的施展空間，放大了旋變編碼器的性能優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的重要選項(xiàng)之一。

威科達(dá)實(shí)現(xiàn)了旋變編碼器研發(fā)和應(yīng)用的獨(dú)立自主，解決了工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的諸多難點(diǎn)和痛點(diǎn)，為國(guó)產(chǎn)旋變編碼器的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。旋變編碼器對(duì)技術(shù)的高要求，使得其成為了衡量一家工業(yè)運(yùn)控企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)力的重要指標(biāo)。毫無(wú)疑問(wèn)，威科達(dá)屬于其中的佼佼者！