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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)過載能力、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)勢能應(yīng)對特殊環(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題。
什么是旋變編碼器？
旋變編碼器簡稱“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)換為電信號的位移傳感器，是可以檢測機(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)算出相對應(yīng)的位置，再通過波形還可計(jì)算出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
旋變編碼器如何選型？
在選型或采購旋變編碼器時(shí)，需要從多方面進(jìn)行評估才能達(dá)到結(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極對數(shù)
因?yàn)橥今R達(dá)需要換向，所以電機(jī)的極對數(shù)必須是旋變編碼器的整數(shù)倍。異步馬達(dá)則不需要考慮極對數(shù)。
③磁組式or繞線式
繞線式旋變應(yīng)用到的工業(yè)場合極限速度一般是10000 r/min，如常見的工業(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，檢測精度會(huì)有誤差；
2、遠(yuǎn)離磁場干擾的環(huán)境。旋變編碼器靠磁場耦合，有磁場干擾會(huì)影響信號精度；
3、使用雙絞屏蔽線，屏蔽層要接地，防止信號干擾；
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有辦法等阻抗，所以在信號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)，沒辦法繼續(xù)做細(xì)分，只能用T法來計(jì)算時(shí)間且只能預(yù)估，信號精度自然會(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。
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、和注塑機(jī)等。
早期的旋變編碼器，由于信號處理電路比較復(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，信號處理技術(shù)的進(jìn)步，使得旋變編碼器的信號處理電路變得簡單可靠。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，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)。毫無疑問，威科達(dá)屬于其中的！
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