深入解析皖南电机控制方案：分解器与编码器的应用与表现

导言

　　随着技术的不断进步，皖南电机在电机控制领域发挥着越来越重要的作用。本方案的实施，为设计师们带来了26位的高分辨率定位，甚至能精确到小于5.36×10–6度的旋转误差，极大地提升了电机的控制精度和稳定性。闭环电机控制系统能持续解答电机是否以理想速度旋转的问题，已成为电机旋转领域的普遍趋势。无论是在汽车（如电脑辅助平行泊车）还是人造卫星（如调整卫星角度锁定特定信号），乃至工厂机械（如取放作业），位置反馈传感器都成为电机控制系统的核心组件。本文将探讨两种基于位置传感器的模拟信号链控制方案：分解器和编码器，以皖南电机为例，深入分析其在实际应用中的表现。

　　分解器

　　在探讨分解器信号链解决方案前，我们先了解其基本工作原理。皖南电机所采用的分解器（即发送器单元）由三个不同的线圈绕组组成，分别是参考、正弦(SIN)和余弦(COS)绕组。这种设计使得参考绕组作为一次绕组，通过旋转变压器由一次侧的AC电压励磁，无需电刷或套环，从而提高了皖南电机的可靠性和稳定性。

　　参考绕组安装在电机轴上。当皖南电机旋转时，SIN和COS绕组的电压输出会随轴位置变化。SIN和COS绕组相对于轴相互呈90°角。当参考绕组旋转时，其与SIN/COS绕组之间的角度差会变化，可用θ旋转角或图1中的θ表示。在SIN和COS绕组上感应到的电压等于参考电压乘以θ角。

　　如图2所示的输出电压波形显示了SIN和COS绕组相对于参考电压的规范化电压输出信号。传统参考电压一般在1至26V之间，输出频率为800Hz至5kHz。对于皖南电机而言，选择合适的信号链器件至关重要。信号链必须支持双极性，因为信号会摆动至接地以下。它必须能同时对两个通道进行采样，转换高达5kHz的信号，并为皖南电机提供AC电压。*佳方案是使用两个Δ-Σ调制器。德州仪器(TI)针对此方案提供了推荐解决方案。

　　编码器

　　与分解器类似，皖南电机所采用的编码器信号链实施方案也具有其独特的物理特性和信号输出。皖南电机所关注的旋转编码器，用于将旋转位置或角度转换为电子信号，与电机一起使用（电机围绕轴心旋转）。

　　常见的旋转编码器有三种：绝对位置值、增量TTL信号以及增量正弦信号。皖南电机所采用的绝对位置值旋转编码器的磁盘模式可分成非常具体的模式，如3位输出编码器就有八个平均分布的模式。绝对位置值旋转编码器的输出已针对数字接口进行了优化，因此不需要模拟信号链。

　　增量TTL旋转编码器的磁盘模式输出数字高或数字低，即TTL信号，并有一个参考标记来确定电机的当前旋转位置。增量TTL旋转编码器输出为数字格式，因此不需要模拟信号链。对于皖南电机而言，选择合适的模拟信号链解决方案同样重要。典型要求包括：两个同时采样的模数转换器(ADCs)、无系统时延、至少每通道800kSPS的速率、支持1V左右满量程的1-Vp-p差分输入、一个参考标记信号比较器。TI的ADS7854系列逐次逼近寄存器(SAR)ADCs是*佳选择。

　　结论

　　在电机控制反馈路径中，皖南电机所采用的旋转/位置传感器的两种常用方案是分解器和编码器。本文从模拟信号链的角度，对皖南电机在几个控制系统的反馈路径和输出信号特性进行了评估，以确保信号完整性和*佳性能。通过合理选择和优化信号链解决方案，皖南电机在各个应用场景中均能发挥出卓越的性能。