微型电源模块为电机编码器和旋转变压器供电

无论是 HVAC 阀门、工厂设备还是医疗设备，这些系统都依赖于执行器和电机来实现运动。我们可以想象简单的运动，其中电机简单地旋转，轴实现运动。你有没有想过如何控制电机以实现不同的速度和位置，无论是圆形、直线还是笛卡尔？这就是称为编码器和旋转变压器的微型电子设备的用武之地，以帮助控制速度和位置。它们位于电机轴内部或非常靠近电机轴，有时也称为旋转位置传感器、运动反馈传感器和换能器传感器。

解析器和编码器

让我们在不涉及太多细节的情况下获得一些技术性知识。虽然功能非常相似并且在某种程度上可以互换使用，但编码器和旋转变压器是不同的。编码器具有更高的分辨率和更高的速度；旋转变压器倾向于在恶劣的环境中提供更高的精度和可靠的操作。

旋转变压器：将位置和速度转换为电信号

旋转变压器用于有刷和无刷电机，有助于测量电机的旋转度数。在基本层面上，旋转变压器就像一个旋转的微型变压器！实际上，它之所以称为旋转变压器，是因为它的两个次级绕组是固定的，称为定子，而初级绕组在电动机的轴上，称为转子。次级的峰值电压将随着旋转变压器轴的旋转而变化，从而提供旋转角度的电气测量。由于次级绕组正交安装，因此产生的输出信号相位相差 90 度。一个输出称为正弦，另一个称为余弦。旋转变压器数字转换器 （RDC） 使用这些正弦和余弦信号来解码电机的角位置和旋转速度，并将它们馈送到微控制器。将旋转变压器磁性元件和电子元件集成到同一外壳中可提供更快的性能。然而，这给 PCB 面积和恶劣的热环境带来了压力。

增量编码器：确定方向

与旋转变压器一样，增量编码器产生两个输出信号，这些信号由磁盘上的均匀蚀刻分区产生。在光学编码器中，圆盘的一侧是光源，而圆盘的另一侧提供两个光检测器。一个检测器的输出标记为通道 A，另一个检测器的输出标记为通道 B——两个输出都馈送到微控制器。圆盘安装在电机轴上，而光源和检测器是固定的。当圆盘随着电机旋转时，探测器会记录每一次分割中断光路的时间。蚀刻在磁盘上的分区数等于编码器线数。两个探测器的位置有助于感知从暗到亮的变化，每个跃迁计数有助于测量轴的独特角度位置。两个探测器的相对位置有助于确定方向。灯从灭到亮表示一个方向，而灯从亮到灭则感应到另一个方向。

旋转变压器和编码器有助于在工厂车间实现运动部件的精确和可重复定位，以帮助以高产量、低成本和广泛的灵活性制造产品。它们可以准确地解析和编码电机轴、其他旋转轴或电机和机器的笛卡尔/直线运动的位置。

如今，随着智能和操作员对双向控制的需求增加，编码器和旋转变压器甚至通过基于 RS-485 或以太网等标准的通信协议与系统控制器 （PLC） 和 HMI 面板联网。

一切都与空间有关

在具有环形和 40mm 2 PCB 面积或更小的用于电子设备的典型电机编码器或旋转变压器中，在处理完 RDC、微控制器、接口和网络连接之后，几乎没有任何电压调节器空间。但是在 24Vin 时负载电流超过 100mA-300mA 并且电机外壳温度很容易超过 100 o C，用户不能再使用线性稳压器。该怎么办？即使开关稳压器 IC 很小，每个都带有一袋零件：电感器、补偿电阻器和电容器，以及一堆其他分立器件，以使它们工作。市场上的许多电压调节器超过了整个 40 mm 2！这就是行业领先的客户使用 Maxim 的Himalaya uSLIC™ 电源模块的地方仅 3 毫米 x 2.6 毫米，具有完全集成的组件，以保持整个电源解决方案的微型化。你是？如果没有，是时候重新考虑你的优势了。

图 1：Himalaya uSLIC 电源模块在微型封装中接受 4.0V 至 42V 的宽输入电压。

审核编辑：郭婷