作者：Bob Card   安森美ASG市场部经理

来源：Embedded Computing Design

随着我们世界越来越多的方面实现自动化，运动控制的重要性与日俱增。要有效地驱动电机，必须要有描述速度和位置的控制输入。然而，目前有不同的传感技术，每种技术都有不同的特性和应用。

在这篇技术文章中，我们将比较不同的旋转传感技术，并讨论选择这些技术的原因。然后，我们将介绍市场上的一些最新设备。

位置传感的应用

位置传感的应用正在迅速增长，因为越来越多以前的手动流程正在实现自动化，以达到更高的精度、更好的产量和更低的运营成本。事实上，只要有某种形式的运动，就会有传感器向控制器提供位置信息。

工业 4.0 推动了工业市场自动化领域的许多进步。机器人技术正变得越来越普遍，可以实现全天候 "熄灯 "操作，不会疲劳或出错--在这里，每个运动轴都需要一个传感器。在传统工厂中与人类并肩工作的 "协作机器人 "也是如此。

如今，许多部件都是由机器制造的，包括计算机数控（CNC）机、激光切割机或 3D 打印机。每种机器都有活动部件，需要精确的位置控制才能达到质量目标。成型后，材料通常通过自动材料处理或传送带移动，因此同样需要位置传感。

在工厂环境之外，移动病人或扫描仪的大型医疗设备也需要位置控制。此外，由于机器人现在可以进行外科手术，因此也需要非常精确的控制。

在运输领域，运动存在于每一个应用中，位置传感技术既适用于传统车辆，如火车、农用机械和建筑设备，也适用于较新的应用，如仓储中的自主移动机器人（AMR），以及正在使用的数以千计的无人机。

随着乘用车在各种推进形式（内燃机（ICE）、电动车（EV）和混合动力车）中的电气化程度越来越高，机械控制方案正被 "线控驱动 "和 "线控转向 "等系统所取代。要使这些系统运行，油门踏板（加速器）的位置必须传递给电子控制单元（ECU），或将方向盘传递给转向控制系统。

位置传感技术的控制范围几乎遍及车辆运行的所有方面，在悬挂部件（用于水平调节和行驶控制）、动力传动系统以及电动车窗、天窗和门锁等方面也能发现位置传感技术的身影。

位置传感技术比较

用于旋转位置传感的三种主要技术是光学、磁性和感应式，每种技术都有不同的工作模式、优缺点和应用。

光学编码器通常被认为是最精确的编码器（尽管并非在所有情况下都是如此），其工作原理是将光穿过带孔的圆盘。当圆盘旋转时，光脉冲可检测到运动。

通常情况下，这些设备用于对精确度要求极高的应用场合，如精密机器人和数控车床或激光切割机等机床。虽然磁编码器精度高且对磁场不敏感，但它们对振动和磁盘上的污垢很敏感，这可能会使它们失去作用。

磁编码器往往精度较低，主要用于对成本非常敏感的应用。在存在振动或污染的情况下，磁编码器的性能很好，但它们明显受到外部磁场的影响，这限制了它们的适用性。

与磁性编码器相比，电感编码器的精度更高。它们能够处理高水平的振动和污染，并且对磁场不敏感。其他优势还包括可重复性、对温度不敏感、元件数量少、体积小以及不需要磁铁形式的稀土材料。

随着自动化变得无处不在，人们越来越需要能够感知旋转电机的位置。为此，出现了各种技术，包括光学、磁性和感应式。光学技术精度高，但价格昂贵且易受污染物影响。磁性技术成本低，但容易受磁场影响。

电感式正成为首选，随着双电感式传感器的出现，现在有可能以更具成本效益的方式制造出具有光学级精度的传感器。