旋轉(zhuǎn)檢測(cè)技術(shù)可讓運(yùn)動(dòng)中的車輪也進(jìn)行測(cè)定

具有運(yùn)動(dòng)式機(jī)械組件的系統(tǒng)通常有必要對(duì)正在旋轉(zhuǎn)的東西進(jìn)行測(cè)定。

在汽車中，要使用車速表、牽引控制器、防抱死制動(dòng)器和巡航控制器均需測(cè)知車輪的速度。應(yīng)該對(duì)引擎的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)進(jìn)行監(jiān)視，以控制變速器，使車速保持在最高安全速度以下。電動(dòng)車窗通常由一種具有閉環(huán)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)功能的小型電機(jī)進(jìn)行控制。而且我們不要忘記，當(dāng)您最喜歡的歌曲開始播放之際，無線電系統(tǒng)需要對(duì)音量旋鈕進(jìn)行檢測(cè)(在您轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕時(shí))。

除汽車外，旋轉(zhuǎn)檢測(cè)技術(shù)還適合許多其它應(yīng)用，被用于電機(jī)軸、風(fēng)扇、齒輪、渦輪和計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)滾輪。本圖展示了一個(gè)用該技術(shù)來測(cè)定流體流速的例子：

這種類型的傳感器名為旋轉(zhuǎn)編碼器，分兩大類：絕對(duì)編碼器(它們能以度為單位來辨析確切位置)和增量編碼器(它們可探測(cè)相對(duì)變化)。絕對(duì)編碼器的一個(gè)簡單例子是電位計(jì)。

在增量編碼器的范圍內(nèi)，兩個(gè)主要類型是“惟速度型”和“速度與方向型”。第一種類型：當(dāng)發(fā)生任何旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器只能產(chǎn)生脈沖，不能區(qū)分順時(shí)針旋轉(zhuǎn)與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第二種類型：可添加方向信息，并且通過另加一個(gè)傳感器來完成方向信息的添加任務(wù);然后系統(tǒng)中的控制器可判斷兩個(gè)傳感器之間的轉(zhuǎn)變順序，以了解在向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

適用于增量編碼器的流行檢測(cè)方法

適合增量編碼器的3種最常見技術(shù)法是機(jī)械技術(shù)法、光學(xué)技術(shù)法和磁性技術(shù)法。

機(jī)械技術(shù)法：這類方法是接觸式的，其中旋轉(zhuǎn)片上的金屬刷可有選擇地與定子上的金屬區(qū)進(jìn)行接觸。在印刷電路板(PCB)上，電壓可被施加到一個(gè)端子上，當(dāng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)可在切換端子上測(cè)定電壓的存在。這是最原始的方法，有幾個(gè)劣勢(shì)：

·接觸面上的摩擦?xí)尳佑|面隨著時(shí)間的推移逐步磨損。

·存在污染物(如污垢和腐蝕生成物)時(shí)接觸面將不能很好地工作。

·帶寬(每秒探測(cè)值)在很大程度上受刷子的去除抖動(dòng)時(shí)間(可以是毫秒級(jí)的)限制。

·機(jī)械設(shè)計(jì)和組裝過程可能有些復(fù)雜。

光學(xué)技術(shù)法：這類方法通常需要一個(gè)切出了小孔(掩模)的磁盤，一側(cè)有一個(gè)發(fā)光二極管(LED)，另一側(cè)有兩個(gè)光電探測(cè)器。任何其它類型的編碼器能達(dá)到的最高分辨率光學(xué)編碼器均可達(dá)到，且每轉(zhuǎn)具有數(shù)千次脈沖，但隨之而來的是嚴(yán)格的制造和對(duì)準(zhǔn)公差。應(yīng)用范圍從計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)滾輪一直到高端半導(dǎo)體光刻設(shè)備。常見缺點(diǎn)是它在惡劣的工業(yè)環(huán)境中缺乏穩(wěn)健性，因?yàn)槿魏挝锢砦廴疚锞鶗?huì)阻擋光線，感應(yīng)可能成為一個(gè)問題。另外，在高溫下LED的壽命將縮短。

磁性技術(shù)法：一個(gè)3引腳的霍爾效應(yīng)集成電路(IC)和旋轉(zhuǎn)片上的一塊小磁鐵相匹配是一種出奇簡單卻穩(wěn)健的方法，可測(cè)定速度。DRV5033-Q1在此很適用。該傳感器可被完全封閉，與環(huán)境隔離，并且磁鐵的磁場(chǎng)可穿越一段距離，不受兩者間大多數(shù)類型的污染物的影響。

要通過磁性技術(shù)法測(cè)定速度與方向，標(biāo)準(zhǔn)的解決方案是使用兩個(gè)鎖存型霍爾傳感器和一塊南北極交變的環(huán)形磁鐵。例如，DRV5013-Q1和一塊這樣的磁鐵。如下圖所示，當(dāng)每個(gè)傳感器接近南極時(shí)，它產(chǎn)生低電平輸出;當(dāng)接近北極時(shí)則引起高電平輸出。兩個(gè)傳感器產(chǎn)生的輸出被稱為正交輸出 —— 這是一個(gè)雅名，用于相位差為90°的信號(hào)。

對(duì)任何給定的2位狀態(tài)來說，均有一個(gè)用于順時(shí)針增量的獨(dú)特2位狀態(tài)和另一個(gè)用于逆時(shí)針增量的獨(dú)特2位狀態(tài)。因此，微控制器固件相當(dāng)簡單。