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高精度旋轉(zhuǎn)編碼器在伺服反饋定位系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布:2018-12-18 | 點(diǎn)擊:人次

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它基本上是一個(gè)雙電刷正交式無界電位器。它有一個(gè)全圓的阻性材料環(huán),兩端接電,兩個(gè)電氣獨(dú)立的刷片在上面移動(dòng)。兩電刷片相互間為90°角的機(jī)械連接。

旋轉(zhuǎn)編碼器通常用于帶伺服反饋的定位系統(tǒng),這種情況下,編碼器的成本一般并不重要。但編碼器也會(huì)用于對(duì)某些用戶界面上旋鈕位置的編碼,例如音頻系統(tǒng)上的音量旋鈕。對(duì)于這些旋鈕,可以為求低價(jià)、高精度和絕對(duì)讀數(shù)值而選擇電位器,但它們行程有限,通常不到340°,或者可選擇光機(jī)式旋轉(zhuǎn)編碼器,它的行程沒有限制,但價(jià)格較高,精度低,只有相對(duì)讀數(shù)值。本設(shè)計(jì)實(shí)例嘗試將兩者結(jié)合起來,兼具了電位器的優(yōu)點(diǎn),以及光機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器無邊界操作的特性。

編碼器采用了標(biāo)準(zhǔn)電位器的結(jié)構(gòu)技術(shù),因此便于生產(chǎn)。它基本上是一個(gè)雙電刷正交式無界電位器。它有一個(gè)全圓的阻性材料環(huán),兩端接電,兩個(gè)電氣獨(dú)立的刷片在上面移動(dòng)。兩電刷片相互間為90°角的機(jī)械連接(圖1)。

微控制器中的ADC讀出兩個(gè)信號(hào),固件用這兩個(gè)信號(hào)確定軸所處的象限。知道了象限以后,就可以用兩個(gè)電刷的信號(hào)計(jì)算出軸的位置。當(dāng)刷片到達(dá)了電源連接處時(shí),由于非線性響應(yīng),應(yīng)忽略這個(gè)信號(hào)(圖2)。兩個(gè)電刷間有90°角,因此不可能同時(shí)處于非線性位置。今天,即使zui基本的微控制器也會(huì)帶一個(gè)10位ADC,因此兩信號(hào)合計(jì)有11位分辨率,或優(yōu)于0.2°。如果應(yīng)用不需要絕對(duì)讀數(shù),或使用軟件復(fù)位時(shí),微控制器可以將其忽略。

這種正交無端點(diǎn)電位器提供的體驗(yàn)近似于經(jīng)典模擬收音機(jī)上的老式調(diào)諧旋鈕。它為人機(jī)界面設(shè)計(jì)提供了新的可能,能夠以低成本使消費(fèi)產(chǎn)品獲得高貴感。

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