作為現(xiàn)代運動控制領(lǐng)域的核心單元，伺服系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度的傳動定位，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，主要看四項指標(biāo)：編碼器精度、電機過載能力、最高轉(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動控制性能有著密切的聯(lián)系。

在極端環(huán)境下，伺服驅(qū)動器反饋元件的穩(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，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，給勵磁線圈兩端施加勵磁電壓，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相位相差90度。當(dāng)旋變旋轉(zhuǎn)的時候，在S1、S3兩端可以得到一個正弦包絡(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，可以計算出相對應(yīng)的位置，再通過波形還可計算出轉(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，需要從多方面進行評估才能達到完美結(jié)果。威科達建議大家在選型時注意以下三點：

①旋變編碼器的尺寸、安裝要求

根據(jù)電機尺寸大小選擇與之相對應(yīng)的旋變編碼器。如果是空心軸電機則需要選擇特殊尺寸的旋變編碼器。

②極對數(shù)

因為同步馬達需要換向，所以電機的極對數(shù)必須是旋變編碼器的整數(shù)倍。異步馬達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)場合最高極限速度一般是10000 r/min，如常見的工業(yè)設(shè)備。如果需要更高細分度則選磁組式旋變，它可以達到30000 r/min，電動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呢？主要是以下5點：

旋變編碼器安裝注意事項

1、轉(zhuǎn)子和定子要同心。旋變編碼器在安裝的時候轉(zhuǎn)子和定子需要同心，如果不同心，檢測精度會有誤差；

2、遠離磁場干擾的環(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。因為在實際使用中，旋變正弦和余弦的繞組沒有辦法完全等阻抗，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)動的反饋元件？據(jù)威科達冀總工介紹，旋變編碼器在低速運行時的精度比光電編碼器要更好。編碼器的精度由細分度決定，編碼器的細分度分為高速細分度和低速細分度。

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)下小于一個脈沖時，沒辦法繼續(xù)做細分，只能用T法來計算時間且只能預(yù)估，信號精度自然會比較差。旋變編碼器的波形是正弦波，它的細分度由反正切表決定，反正切表做得越細就能實現(xiàn)無限細分。所以，低速狀態(tài)下旋變編碼器的細分度要更好，噪音和抖動比較小，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。

旋變編碼器的優(yōu)點

1、環(huán)境耐受度好

旋變編碼器耐震動、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)，在低速時可以無限細分，比同樣位數(shù)光電式編碼器擁有更好的細分度。

旋變編碼器的缺點

1、必須使用專用解角芯片，如常見的AU6802N1、AD2S1205。

2、旋轉(zhuǎn)編碼器細分度依賴A/D芯片的位數(shù)，一般會使用12位，細分度會差一些。超過12位的A/D造價較高。

威科達旋轉(zhuǎn)編碼器在解角芯片上做了自己的設(shè)計，精度可以達到14位，可以廣泛應(yīng)用于電動汽車、軍工和注塑機等。

早期的旋變編碼器，由于信號處理電路比較復(fù)雜、價格比較貴的原因，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)的進步，使得旋變編碼器的信號處理電路變得簡單可靠。威科達自主研發(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)運動控制領(lǐng)域的重要選項之一。

威科達實現(xiàn)了旋變編碼器研發(fā)和應(yīng)用的獨立自主，解決了工業(yè)運動控制領(lǐng)域的諸多難點和痛點，為國產(chǎn)旋變編碼器的發(fā)展做出了重要貢獻。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)運控企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用實力的重要指標(biāo)。毫無疑問，威科達屬于其中的佼佼者！