產(chǎn)品列表PRODUCTS LIST
近小編注意到行業(yè)里總看到行業(yè)里有人咨詢(xún)Resolver和encoder的差別，有觀(guān)點(diǎn)解釋Resolver就是編碼器, 也有說(shuō)Resolver是旋轉變壓器的，還有人認為Resolver就是分解器...那么到底該怎樣理解Resolver? 在小編看來(lái)，根據它實(shí)現的功能及原理，很難找到一個(gè)合適的中文詞語(yǔ)可以*恰如其分的概括。今天我們摘錄了來(lái)自美國國家半導體技術(shù)專(zhuān)家RickZarr的期刊文章來(lái)說(shuō)明二者的區別。
同時(shí)，本期視頻主題也是關(guān)于Resolver的功能原理介紹，由國外技術(shù)團隊Learnchannel用動(dòng)畫(huà)直觀(guān)展現的Resolver介紹以及和編碼器的對比，也請大家移步了解。希望本期的主題介紹，能為您帶來(lái)相關(guān)幫助！
Question！您的電機是否以預期速度旋轉？
閉環(huán)電機控制系統會(huì )繼續回答這個(gè)問(wèn)題，因為只要有電機旋轉的地方就會(huì )實(shí)施閉環(huán)系統，這是一個(gè)趨勢。無(wú)論終端系統是汽車(chē)（采用電腦控制轉向的輔助平行泊車(chē)），是人造衛星（調整衛星角度以鎖定特定信號），還是工廠(chǎng)機械（取放機器），位置反饋傳感器都是總體電機控制系統中的固有元件。電機控制種類(lèi)多種，本文將討論兩種圍繞位置傳感器實(shí)施模擬信號鏈的控制方案：Resolver和Encoder。
Resolver
在討論Resolver信號鏈解決方案之前，首先考慮它的基本工作原理（如圖1）。Resolver（這里是一個(gè)發(fā)送器單元）由三個(gè)不同的線(xiàn)圈繞組構成，即參考、正弦 (SIN) 和余弦 (COS) 繞組。參考繞組是一次繞組，其可通過(guò)稱(chēng)之為旋轉變壓器的變壓器，由應用于該變壓器 一次側的AC 電壓勵磁。旋轉變壓器隨后將電壓發(fā)送至變壓器的二次側，因此無(wú)需電刷或套環(huán)。這樣可提升Resolver的整體可靠性和穩定性。
（圖1 Resolver發(fā)送器單元的簡(jiǎn)化機械原理圖）
參考繞組安裝在電機軸上 。在電機旋轉時(shí) ，SIN和COS繞組的電壓輸出會(huì )隨軸位置發(fā)生變化。SIN 和 COS 繞組安裝角度相對于該軸相互相差 90°。參考繞組旋轉時(shí)，參考繞組與SIN/COS繞組之間的角度差會(huì )發(fā)生變化，可表示為θ旋轉角。在SIN和COS繞組上感應到的電壓等于參考電壓乘以SIN繞組和COS繞組的θ角。
感應到的輸出電壓波形。圖中顯示了 SIN 和 COS 繞組除以參考電壓的規范化電壓輸出信號。傳 統參考電壓通常介于 1 至 26V 之間，而輸出頻率范圍 則是 800Hz 至 5 kHz。
現在可以確定對適當信號鏈器件的要求。信號鏈必須 為雙極性，因為信號會(huì )擺動(dòng)至接地以下（圖2）。
（圖2 SIN和COS繞組的標準化輸出電壓）
它必須同時(shí)對兩個(gè)通道進(jìn)行采樣，轉換高達 5kHz 的信 號，并針對Resolver為參考繞組提供 AC 電壓。jia的解 決方案是為兩個(gè)通道各實(shí)施一個(gè) Δ-Σ 調制器。Δ-Σ 調制器可在*頻率（在 10 至 20MHz 范圍）下進(jìn)行 采樣，因此經(jīng) Δ-Σ 調制后的輸出要進(jìn)行平衡和濾波 后才可獲得可接受的分辨率。
（圖3 Resolver控制環(huán)系統的簡(jiǎn)化方框圖）
總之 ，Resolver是一款非常穩定的控制系統位置傳感器，不僅支持高精度 ，而且還可提供很長(cháng)的使用壽 命 。Resolver的缺點(diǎn)是其大旋轉速度 。由于Resolver信號頻率通常小于 5kHz ，因此電機速度需要小于5,000 轉每分鐘。
Encoder
與Resolver的情況類(lèi)似，在討論信號鏈實(shí)施方案之前，首先要了解編碼器的物理及信號輸出特性。編碼器通 常有兩種：線(xiàn)性與旋轉。線(xiàn)性編碼器用于只按一個(gè)維 度或方向運動(dòng)的方案 ，可將線(xiàn)性位置轉換為電子信 號，通常與致動(dòng)器配合使用。旋轉編碼器用于圍繞軸心運動(dòng)的方案 ，可將旋轉位置或角度轉化為電子信號。由于旋轉編碼器與電機一起使用（電機圍繞軸心 旋轉），因此本文不涉及線(xiàn)性編碼器。
要理解旋轉編碼器的原理，首先要考慮基本的光學(xué)旋 轉編碼器。光學(xué)編碼器具有支持特定模式的磁盤(pán)，安 裝在電機軸上。磁盤(pán)上的模式既可阻止光，也可允許 光通過(guò)。因此，還需要使用一個(gè)發(fā)光發(fā)送器和一個(gè)光 電接收器。接收器的信號輸出能夠與電機的旋轉位置相關(guān)聯(lián)。
常見(jiàn)的旋轉編碼器有三種：絕dui位置值、增量 TTL 信號以及增量正弦信號。對于絕dui位置值旋轉編碼器而 言 ， 磁盤(pán)上的模式可根據其位置分成非常具體的模 式。例如，如果絕dui位置編碼器具有 3 位輸出，那么它就將具有平均分布的八個(gè)不同模式（圖 4）。這是 在磁盤(pán)上而且是平均分布的，因此每個(gè)模式的間距是 360°/8 = 45°?，F在，對于 3 位絕dui位置值旋轉編碼器而言，可以判斷 45° 范圍內的旋轉電機位置。
（圖4 位絕dui位置值旋轉編碼器實(shí)例）
絕dui位置值旋轉編碼器的輸出已針對數字接口進(jìn)行了優(yōu)化，因此不需要模擬信號鏈。
對于增量 TTL 旋轉編碼器而言，磁盤(pán)上的模式輸出數 字高或數字低，即TTL信號。如圖 5 所示，TTL 輸出 磁盤(pán)的模式與絕dui位置值旋轉編碼器相比比較簡(jiǎn)單， 因為它只需表現數字高或數字低。除了 TTL 信號外， 還有一個(gè)對于確定電機當前旋轉位置很重要的參考標記?？蓪⒖紭擞浺曌?0° 角度。因此，對數字脈沖 進(jìn)行簡(jiǎn)單計數即可確定電機的確切旋轉位置。
（圖5 增量TTL旋轉編碼器實(shí)例）
圖 5顯示了電機軸一次旋轉中的多個(gè)周期。編碼器制造商可提供每轉 50至5,000 個(gè)周期的增量 TTL 旋轉 編碼器（和增量正弦旋轉編碼器）。與絕dui位置值旋 轉編碼器一樣，輸出已經(jīng)是數字格式，因此不需要模 擬信號鏈。
對于增量正弦旋轉編碼器而言 ， 輸出和磁盤(pán)模式與 TTL 信號編碼器非常相似。顧名思義，其輸出不是數 字輸出，而是正弦波輸出。實(shí)際上，它具有正弦及余 弦輸出以及參考標記信號，如圖 6 所示。這些輸出都 是模擬信號，因此需要模擬信號鏈解決方案。
（圖6 增量正弦旋轉編碼器的建模輸出）
與增量 TTL 輸出類(lèi)似，在一次旋轉中有多個(gè)信號周期。例如，選擇單次旋轉有 4,096 個(gè)周期的編碼器連接以 6,000 轉每分鐘的速度旋轉的電機，所得的正弦 和余弦信號頻率計算如下。
本實(shí)例中的信號鏈解決方案需要具備至少410kHz的帶寬 。由于這是閉環(huán)控制系統 ， 因此必須將時(shí)延控制在小范圍內或者*消除。通常，編碼器輸出為1Vp-p，而且正弦和余弦輸出是差分信號。
對模擬信號鏈解決方案的典型要求是：
• 兩個(gè)同時(shí)采樣的模數轉換器 (ADCs)：一個(gè)用于正弦波輸出，一個(gè)用于余弦波輸出。
• 無(wú)系統時(shí)延 ：需要400kHz以上的帶寬 ，因此ADC必須少能處理每通道800kSPS的速率。
• 支持 1V 左右滿(mǎn)量程的 1-Vp-p 差分輸入可優(yōu)化 ADC 的滿(mǎn)量程范圍或 ADC 滿(mǎn)量程范圍的輸入信號放大。
• 一個(gè)參考標記信號比較器。
結論
電機控制反饋路徑中的旋轉/位置傳感器有兩種常用實(shí)施方案：Resolver和編碼器。我們從模擬信號鏈角度針對Resolver或編碼器對幾個(gè)控制系統的反饋路徑和輸出信號特性進(jìn)行了評估，以確保信號完整性和jia性能。
參考資料
1. 微控制器公司 ( AMCI) ，“ 什么是分解器？”，請訪(fǎng)問(wèn)：www.amci。。ｃｏｍ/t utorials/ tutorialswhat-is-resolver.asp；
2. 德州儀器 (TI) 。“ 光學(xué)編碼器的雙通道數據采集系統，12 位、1MSPS”，TI Prevision Verified Design。（2013 年 6 月 6 日）。請訪(fǎng)問(wèn)：www.ti。。ｃｏｍ/2q14-tipd117
3. Delta Computer Systems ，“ 分解器基礎知識”，請訪(fǎng)問(wèn)www.deltamotion。。ｃｏｍ/support/
4. HEIDENHAIN 宣傳冊，“旋轉編碼器”，2013 年 11 月，第 13 頁(yè)。請訪(fǎng)問(wèn)www.heidenhain. com/
- END -
聲明：
- 文章轉載自德州儀器，版權歸原作者所有！
- 如有偏頗，歡迎指正！
