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旋转量和旋转速度如何测量？
在我们的日常生活中，周围有各种精密的仪器和电子设备。例如，家用电器、工业机器人等机器的基本配置如下。
检测设备运动状态的传感器；
控制器根据传感器信号进行判断和处理；
信息移动设备执行器按控制器处理；
为了快速，准确地控制这些设备，必须检测设备的运动状态。因此，使用称为编码器的传感器来检测旋转角度，移动距离和旋转/移动速度。
那编码器是什么呢？
编码器是什么？
编码器是编码旋转角度和线性位移的传感器。
检测旋转的编码器称为检测旋转的编码器，检测线性位移的编码器称为。
事实上，由于旋转类型在大多数情况下使用，当人们只谈论编码器时，它通常指旋转编码器。在本文中，我们将专注于旋转编码器。
编码器应用场景
正如开头所述，编码器用于需要高精度和快速运行的设备。
一般来说，它是由电机驱动的设备。例如，编码器广泛应用于工厂工业机器人，如装配机器人、焊接机器人、自动导向机和加工中心。
然而，大多数人从未见过工业机器人一直在工作的最新工厂。让我们来看看编码器的实际使用。
工业自动化
各种生产设备用于生产电器和汽车的工厂。
计算机控制由金属制成的机床，而机床可以完成各种操作，如切割平面、钻孔和切割槽。
这种机床被称为加工中心。生产的零件被送到装配厂，由工业机器人（如专用装配机或手臂机器人）自动组装。
最新的工厂是完全自动化的，并使用计算机和网络进行设计，零件加工，存储，管理，运输和装配的所有制造过程。“连接工厂”的概念称为工业4.这种工厂被称为智能工厂。
工业机器人
工业机器人使人类摆脱了艰巨的工作，提高了工厂的生产率，稳定了产品质量。
最广泛、最实用的工业机器人是多关节的关节机器人，相当于人的肩膀、肘部和手腕。
它的工作原理类似于旋转和滑动的手臂。控制器输入的信号通过执行器转换为运动，使机器人能够准确移动。
从人的肩膀到手腕对应的手臂的部分称为操纵器，从人的手腕到手指对应于手的部分称为终端执行器。
在工业机器人中，更换终端执行器不仅可以掌握，还可以油漆和焊接。如果你参观机器人或机床展览，你实际上可以看到各种公司展示的机器人。
执行器
由于被用作机器人执行器，因为它们容易小型化，精度高。
实际上，人们使用具有增加旋转力（扭矩）的制动器，将减速齿轮和电机的输出轴集成到电机的输出轴上，降低电机的转速。
还有一种电动滑动器，它利用螺钉将运动从旋转变为线性，在运动方向上产生很大的力。如下图所示；
伺服电机
电机将重点介绍使用编码器的电机。
一个例子是伺服电机。伺服电机是伺服机构中使用的电机。
伺服机构是保持连续旋转运动或线性运动速度恒定或准确控制运动旋转角度和运动距离的机制。
伺服电机由无刷直流或交流电机、编码器和驱动器组成。
编码器检测无刷直流电机或交流电机的转速，以保持恒定。
伺服放大器控制检测到的速度比设定的旋转速度慢，使电机旋转更快；
伺服放大器控制检测到的速度小于设定的旋转速度。
编码器检测旋转角，以准确控制电机的旋转角。伺服放大器通过检查电机是否已移动到目标旋转角来控制电机的旋转角。
通过使用控制方法称为。
步进电机
步进电机是在输入相应的脉冲信号时旋转一定角度的电机。
步进电机可以在没有反馈的情况下使用，因为旋转角度和速度取决于脉冲信号的数量和脉冲之间的间隔。
由于该方法不使用编码器，系统相对简单。然而，步进电机的运行效率将大大降低。因为它总是以最大电流运行，以防止失步。
若使用编码器检查其是否按指令旋转并反馈结果，则无需保持最大电流，从而降低系统功耗。
此外，通过使用编码器检查负载状态，。这将提高生产率。有时人们称这种电机为步进伺服电机。
检测旋转和角度的机制是什么？
编码器是检测旋转角度、线性位移和速度的传感器。
传感器是检测自然现象变化的元件或电子元件。
例如，光学传感器检测光的开/关，磁传感器检测磁场的分布。
通过作为，并且信息可以发送到外部。如上图所示，编码器从传感器元件输出的电信号最终将旋转/角度信息作为送到外面。
旋转时物理量会发生什么变化？
物理量的差异意味着传感器检测方法的差异，因此它是决定编码器优缺点的重要组成部分。
编码器按检测方法分为以下四类：，，和类型。
机械式（接触式）
该方法利用检测旋转位置，可变电阻的电阻与旋转角度成比例变化。这种机械编码器通常被称为。
当滑块在电阻上移动时，电位计的电阻值与滑块的移动距离成比例变化。
光学型
这是一种利用光电传感器检测光是否通过安装在电机轴上旋转的码盘径向间隙的方法。
光脉冲信号通过狭缝会发生变化，电机轴的旋转量可以通过计数脉冲数来检测。
电磁式
该方法用磁传感器测量安装在电机轴上的永磁体产生的磁场分布的变化。
当电机旋转时，永磁体的磁场分布也会发生变化，因此，如果用磁传感器检测到它，则可以确定电机轴的旋转位置。
电磁感应式
该方法读取安装在电机轴上的感应线圈(励磁线圈)和固定线圈(检测线圈)之间的磁场变化。
该编码器的基本原理与使用电磁感应的变压器相同，称为旋转变压器。旋转变压器旋转感应线圈的电源有磨损的风险。然而，有一个VR(可变电抗)解析器可以改善这种风险。
旋转和角度信息有哪些类型？
旋转状态是什么？以电机为例，它停止运行，顺时针旋转，逆时针旋转，恒速旋转，加速，减速等。
需要四种信息：旋转量、旋转速度、旋转方向和旋转位置。
旋转角度
这是关于电机轴角移动多少次的信息。
例如，在无刷直流电机中，通过检测转子磁极的变化，可以知道转子的旋转量，并有效地旋转电机。
转速
这是关于电机轴旋转速度的信息。
正如我们前面提到的，伺服电机检测无刷直流电机或交流电机的速度，并执行反馈控制，使电机轴以伺服放大器设定的速度旋转。
旋转方向
这是关于电机轴旋转方向(顺时针或逆时针)的信息。
脉冲从编码器输出检测电动机轴的旋转量的系统中，如果无法识别旋转方向，则错误地对旋转量进行计数。
旋转位置
这是有关电机轴角度多少度的信息。
正如我们前面提到的，伺服电机和步进伺服电机使用编码器来检测旋转角度并执行反馈控制，同时判断是否已达到目标旋转角度。从而实现高精度的位置控制。
总结
本文简单介绍编码器的相关概念，编码器是检测旋转角度或线性位移的传感器；用于需要高速，高精度运行的设备中。通过检测电动机的转速和旋转角来控制电动机的旋转的方法称为反馈控制（闭环方法）。
编码器分为四种类型：机械，光学，磁性和电磁感应类型。为了使电动机高精度旋转，需要获取系统四种信息：旋转量，旋转速度，旋转方向和旋转位置。
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