关于旋转编码器，常见类型有哪些？
在多种应用中，旋转编码器是组成运动控制反馈回路的关键元器件，广泛应用于工业自动化设备、机器人技术、精密机械、航空航天等。
按工作原理划分，旋转编码器可分为光电式、磁电式、电容式、电感式以及异军突起的时栅式等类型，它们在原理、结构和应用方面存在显著区别，分别适用于不同的场合和应用需求。本文将概述以上几种编码器技术，略述各种技术的利弊权衡。
光电编码器将旋转位置信息转化为光脉冲信号以对其进行检测。光学编码器由发光元件、光敏元件及码盘（即一个刻有规则的透光和不透光线条的圆盘）组成。
当安装在电机转轴上的码盘旋转时，固定住的发光元件发出的光经过码盘，产生透光和不透光的光脉冲。光敏元件检测到这些光脉冲后，转换成数字信号输出。
近年来，光电编码器成为了运动控制应用市场的热门选择，广泛应用于拾放机器人、伺服电机、机床等领域。
1.高分辨率、高精度、高速度。
2.稳定性好、工作寿命长。
3.安装便捷、功耗低、可靠性高，对温度和湿度变化不敏感。
1.过于依赖“视线”，极易受到灰尘、污垢和油污的影响，导致性能会大打折扣。
2.运行过程中，光学编码器还会消耗电流，使用寿命最终会受 LED 所限。
3.光盘通常使用玻璃或塑料制成，容易因振动和极端温度受到损坏，而且容易在组装到电机的过程中受到污染。
4.成本高，价格较贵，需要复杂电路来处理输出信号。
磁性编码器的结构与光学编码器类似，但它利用的是磁场，而非光束。
磁性编码器使用磁性码盘替代替带槽光电码盘，磁性码盘上带有间隔排列的磁极，并在一列霍尔效应传感器或磁阻传感器上旋转。码盘的任何转动都会使这些传感器产生响应，而产生的信号将传输至信号调理前端电路以确定轴的位置。
磁性编码器适用于高震动，粉尘环境恶劣的场景，例如采矿作业、风电、工程机械等。
1.相较于光电编码器，磁性编码器最大的优势在于坚固性，更耐用、抗振和抗冲击。不受灰尘、污垢、液体和油渍等污染物的影响。
2.不需要有复杂的码盘和光源，元器件数量更少，检测结构更加简单。
1.容易受到电机产生的电磁干扰，且温度变化会使其产生位置漂移，需要采取补偿和保护措施。
2.分辨率和精度相对较低，远不及光电和电容式编码器。
电容式编码器通过测量调制旋转电场的原理测量单圈绝对角度，实现高分辨率和高精度的角度测量。
通过发射电极发送载波信号，运动的金属转盘或者运动的介质转盘调制空间电场并反射回差分接收电极后，对信号进行调理并经ADC采样后，利用FPGA进行同步解调并实时地解算出角度值，适用于角度位移等测量场合。
1.结构简单，适应性强。能在高低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境下工作，适应能力强。
2.相比光电编码器，更不容易受到振动和极高或极低温度的影响。
3.温度稳定性好。电容值一般与电极材料无关，仅取决于电极的几何尺寸。
4.可动部分可以做得小而薄，固有频率较高，动态响应短。
1.输出抗阻高，负载能力差，易受外界干扰影响产生不稳定现象，必须采取屏蔽措施。
2.寄生电容的存在不但会降低测量灵敏度，还会引起非线性输出。由于寄生电容会随机变化，使得电容传感器处于不稳定的工作状态，影响测量精准度。
电感式传感器利用电感的变化来检测目标物体的位置、形态和运动状态。
其核心部件是线圈，当目标物体靠近或远离线圈时，会改变线圈的感应电感值。
主要用于检测金属、磁场等物质，适用于速度、位置等测量场合。
1.精确，可靠，坚固。
2.环境适应性强，金属感应具有多样性。
3.结构简单，灵敏度高，输出功率高，输出阻抗小，抗干扰能力强，测量精度高。
4.由于没有运动部件的磨损，使用寿命较长。
1.由于磁场的限制，电感式编码器的感应范围相对狭窄。
2.相比之下，响应较慢，不适宜快读动态测量。
3.体积大，重量大。对精密缠绕线圈的需求也使其生产成本高昂，尤其是高精度设备。
时栅编码器以电容阵列为传感单元，以交变电场为信号载体，采用独特解码方式，规避电容式编码器缺点，在制造工艺上采用印制电路板加工工艺，回避了同类圆光栅产品需要的高成本物理精密码盘刻划工艺，实现体积小重量轻的要求。
其分辨率和精度不受空间体积的限制和制造精度的制约，是一种全新原理的高精度和高分辨率角度编码器。
1.坚固的保护外壳，高抗冲击振动。
2.大中空，高分辨率，高精度，高可靠性，响应快。
3.适应性强，耐油污粉尘和水汽，可承受-40℃至＋85℃的温度变化。
4.结构简单，便捷安装，多位宽可选。
5.多种通信接口，SSI、BiSS-C、增量方波、UART通讯接口等。
在实际应用中，根据具体的需求和场景选择合适的传感器类型将有助于提高传感器的性能和准确度，从而更好地满足用户的需求。
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