【導讀】電機驅動(dòng)系統 (EMDS) 高度依賴(lài)位置編碼器來(lái)提升效率，并滿(mǎn)足日益嚴苛的法規要求。如圖 1 所示，位置編碼器將感知到的速度和位置信息反饋給控制器，從而實(shí)現高精度電機控制和同步。位置編碼器種類(lèi)繁多，包括機械式、光學(xué)式、磁式或電感式。
電機驅動(dòng)系統 (EMDS) 高度依賴(lài)位置編碼器來(lái)提升效率，并滿(mǎn)足日益嚴苛的法規要求。如圖 1 所示，位置編碼器將感知到的速度和位置信息反饋給控制器，從而實(shí)現高精度電機控制和同步。位置編碼器種類(lèi)繁多，包括機械式、光學(xué)式、磁式或電感式。
圖 1：通過(guò)編碼器實(shí)現高精度電機控制和同步
值得注意的是，旋轉電感編碼器在惡劣環(huán)境下具有顯著(zhù)優(yōu)勢，能夠有效抵抗污垢、磁性碎屑、濕氣和沖擊等污染因素的影響。這些器件基于法拉第電磁相互感應原理，在工業(yè) 4.0 的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應用，能夠測量變速箱、踏板、機械臂等眾多工業(yè)系統的位置移動(dòng)。
旋轉電感傳感器原理
典型的旋轉電感編碼器有三個(gè)主要部件，如圖 2 所示。轉子安裝在旋轉電機軸上，定子安裝在編碼器外殼上。轉子和定子都有扁平線(xiàn)圈，這些線(xiàn)圈被集成在 PCB 上，而位置感知器件（例如安森美 (onsemi) 的 NCS32100 電感位置傳感器）通常安裝在定子上。
感知器件將正弦波（NCS32100 為 4 MHz）傳輸到定子上的勵磁線(xiàn)圈，該線(xiàn)圈起到天線(xiàn)的作用，將能量耦合到轉子的接收線(xiàn)圈中。定子也有一組接收線(xiàn)圈，當轉子旋轉時(shí)，其線(xiàn)圈中的耦合能量會(huì )對定子接收線(xiàn)圈產(chǎn)生擾動(dòng)。感知器件與定子接收線(xiàn)圈相連以接收輸入信號，并通過(guò)分析定子接收線(xiàn)圈中的擾動(dòng)來(lái)測量轉子位置。
通過(guò)增加轉子和定子線(xiàn)圈的數量，改變線(xiàn)圈的模式，以及增加感知器件接收的輸入數量，可以提高旋轉電感編碼器的分辨率和精度。
圖 2：旋轉電感編碼器有三個(gè)主要部件
安森美 NCS32100 簡(jiǎn)介
NCS32100 是一款新近獲得專(zhuān)利的雙電感傳感器，非常適合工業(yè)市場(chǎng)應用，包括機器人、電機控制和定位、伺服應用等。
NCS32100 支持靜態(tài)高速應用，在高達 6,000 rpm 的轉速下可實(shí)現 50 角秒或更高的精度，功能轉子轉速最高可達 45,000 rpm。
全功能控制器和傳感器接口與非接觸式 PCB 傳感器配合使用時(shí)，可實(shí)現高分辨率、高精度角度感知。該器件具有高度可配置的 8 通道傳感器接口，支持連接多種類(lèi)型的電感傳感器，并提供豐富的數字輸出格式。此外，它還提供了速度、溫度和備用電池測量，集成的電源電路支持寬 VCC 范圍和備用電池能力。
安森美基于 Web 的設計工具
旋轉電感編碼器的整體分辨率和精度，取決于定子和轉子 PCB 的設計以及感知器件的性能。PCB 設計具有挑戰性，對走線(xiàn)寬度和間距、通孔焊盤(pán)直徑、鉆孔直徑、銅和絕緣層的厚度等參數都有嚴格的容差要求。
鑒于不當的設計會(huì )極大地影響編碼器的性能，安森美創(chuàng )建了基于 Web 的 NCS32100 PCB 設計工具，以指導工程師完成必要的 PCB 設計步驟。使用該工具時(shí)，用戶(hù)遵循三步流程（參見(jiàn)圖 3）：首先輸入一組明確的數據來(lái)描述編碼器設計，然后生成轉子和定子 PCB 的詳細圖紙，最后根據輸入的設計參數運行仿真。用戶(hù)運行的這些仿真根據輸入參數模擬接收器輸入幅度和角度誤差（角秒），通過(guò)迭代這些參數，解決方案就能針對成本和精度要求進(jìn)行優(yōu)化。
圖 3：使用 NCS32100 PCB 設計工具的三步開(kāi)發(fā)流程
安森美助您更快實(shí)現盈利
旋轉電感編碼器因其穩健性和抗污染能力，成為惡劣工業(yè)環(huán)境中電機控制方案的常見(jiàn)選擇。雖然安森美的 NCS32100 傳感器為設計人員提供了高度精確且可配置的方案，但糟糕的 PCB 設計可能會(huì )降低任何使用該傳感器的編碼器系統的整體性能。NCS32100 PCB 設計工具讓設計人員能夠放心地優(yōu)化 PCB 設計，而無(wú)需投入資源進(jìn)行原型設計。PCB 線(xiàn)圈設計工具支持一系列輸入選項的快速迭代，幫助設計人員根據成本和精度要求迅速優(yōu)化 PCB 設計，從而加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
工業(yè)系統制造商對其基于 NCS32100 的設計的精度充滿(mǎn)信心，因為在安森美進(jìn)行的測試中，該器件的精度水平可與被視為行業(yè)標桿的精密 Gurley 編碼器相媲美。
欲了解有關(guān)安森美的 NCS32100 和可用設計工具的更多信息，請觀(guān)看以下完整版免費網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )：利用電感位置傳感器 PCB 設計工具提高精度
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