淺析亨士樂電容式編碼器的設(shè)計(jì)

電容的基本原理由公式C=εS/d定義，其中ε代表極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板覆蓋的面積，d為極板之間的距離。在Hengstler編碼器的運(yùn)作過程中，電容的介質(zhì)基本保持恒定，盡管極板間距可能會(huì)因軸向移動(dòng)而產(chǎn)生微小變化，但這些變化可通過技術(shù)手段進(jìn)行校正。因此，電容的大小主要取決于極板的正對(duì)面積，而與外部因素如磁場(chǎng)、電場(chǎng)、輻射、安裝精度及溫度等幾乎無關(guān)。這一特性使得電容式編碼器能夠在極端環(huán)境下保持極高的精確度。


圖為亨士樂AM64超薄絕對(duì)值編碼器照片

電容式編碼器的核心組件包括：

發(fā)射極：采用完整的銅質(zhì)基板，并通入Vm*cos(wt)的時(shí)變電壓作為時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。
接收極：由多個(gè)小銅片沿圓周均勻分布，形成環(huán)形布置，與發(fā)射極保持平行，共同構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子：
  三片結(jié)構(gòu)：位于發(fā)射極與接收極之間，具有環(huán)形齒狀正弦輪廓。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其交替劃過空氣或轉(zhuǎn)子材料，由于兩者介電常數(shù)的顯著差異，導(dǎo)致電容值發(fā)生變化，通過解算可獲取實(shí)時(shí)位置信息。
  兩片結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)僅改變電容板的正對(duì)面積，其中發(fā)射極與調(diào)制轉(zhuǎn)子被集成在一起。

電容式編碼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

整體構(gòu)成：Hengstler編碼器由發(fā)射極、調(diào)制轉(zhuǎn)子及接收極三部分組成，均采用PCB印制技術(shù)制造，確保產(chǎn)品的精度與一致性。
發(fā)射極設(shè)計(jì)：由一整塊銅環(huán)構(gòu)成，提供穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)。
接收極布局：接收極由四組小銅片組成，每組均與發(fā)射極形成電容，四組銅片按順序排列。
扇區(qū)與齒對(duì)應(yīng)：每四個(gè)相鄰的小銅片組成的扇區(qū)（如A、B、C、D）與調(diào)制轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒的角度（θ）相匹配。

電容式編碼器在運(yùn)行時(shí)，調(diào)制轉(zhuǎn)子隨電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，依次遮擋接收極的四組銅片。隨著遮擋面積的變化，電容值也隨之改變。由于編碼器一圈內(nèi)任意位置的遮擋面積都是唯一的，因此對(duì)應(yīng)的電容值也是唯一的。這一特性使得電容式編碼器成為絕對(duì)式編碼器，即使在斷電后也能保持位置信息不丟失。

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