反射式編碼器技術(shù)實(shí)現便攜醫療設備設計

過(guò)去幾年，許多半導體公司逐漸聚焦于醫療設備市場(chǎng)。醫療領(lǐng)域的新興應用趨勢對技術(shù)的要求日漸升高，設計人員開(kāi)始面向各種需求開(kāi)發(fā)極具競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。例如：家用醫療設備需求的增長(cháng)非?？焖?。這符合兩個(gè)趨勢：公眾對自我管理醫療護理優(yōu)勢的意識越來(lái)越普遍，以及門(mén)診治療相對于住院治療的成本更低。這些趨勢正持續推動(dòng)醫療保健公司開(kāi)發(fā)攜帶更方便、成本更低廉且使用更簡(jiǎn)單的產(chǎn)品的發(fā)展。

　　目前，在門(mén)診治療市場(chǎng)已經(jīng)有許多不同的診斷和治療設備，例如透析設備、便攜式胰島素泵、胰島素吸入器和糖尿病管理系統等。這些自助式醫療設備的出現也促使設備制造商推出創(chuàng )新型的產(chǎn)品。

　　因此，產(chǎn)品設計人員無(wú)不大力尋找可以支持創(chuàng )新思考及未來(lái)醫療產(chǎn)品發(fā)展趨勢并能符合產(chǎn)品快速上市開(kāi)發(fā)策略的新型元器件產(chǎn)品。尤其是微型反射式編碼器技術(shù)更是成為了便攜式醫療設備制造商突破現有精度、功耗、尺寸和成本限制的有效助力。這些增強的運動(dòng)控制反饋器件可以超越磁感應技術(shù)等現有的編碼器技術(shù)，帶來(lái)更低的成本和更小的功耗。

　　本文將比較反射式編碼器技術(shù)和現有技術(shù)，并提供幾個(gè)反射式編碼器特別適用的終端應用案例。本文也將說(shuō)明為什么設計人員會(huì )開(kāi)始采用反射式光學(xué)編碼器來(lái)解決可能會(huì )造成安全性問(wèn)題的電磁干擾（EMI）和精度問(wèn)題。反射式編碼器擁有小型化、相對成本較低和容易導入設計等優(yōu)點(diǎn)，為各種廣泛的醫療設備應用提供了成功解決方案。

　　安華高科技AEDR-8500反射式光學(xué)編碼器。

尋找合適的運動(dòng)反饋解決方案

　　隨著(zhù)必須為客戶(hù)提供較競爭對手更具獨特價(jià)值的產(chǎn)品，便攜式醫療設備市場(chǎng)的競爭變得日益激烈。設計過(guò)程通常從基于市場(chǎng)需求和情況明確產(chǎn)品需求清單開(kāi)始。在大多數情況下，在決定最佳元件以便在合理成本下滿(mǎn)足所有設計要求時(shí)必須做出權衡。在選擇便宜實(shí)惠、滿(mǎn)足成本目標的同時(shí)符合大部分重要優(yōu)先級的元器件時(shí)，將設計需求按照優(yōu)先級排列將是關(guān)鍵。

　　大多數典型的便攜式醫療設備的選擇標準通常和以下優(yōu)先級有關(guān)：

　　重量和尺寸：將醫療設備歸類(lèi)為便攜式設備意味著(zhù)設備能夠方便地隨處攜帶。由于設計人員對元器件的空間和重量做出了限制，重量和尺寸規格對于便攜式產(chǎn)品設計非常關(guān)鍵。需要精確機械定位的便攜式醫療設備的設計，可能需要編碼器或者機電運動(dòng)反饋器件把機械動(dòng)作轉換成為電氣輸出，以進(jìn)行精確的位置跟蹤。最常使用的方式是在選用的電機后方加上旋轉編碼器，并使電機驅動(dòng)一系列的機械系統。另一做法是采用線(xiàn)性編碼器搭配碼尺或者具有一系列黑白軌跡的帶狀物，并把它們安裝在系統的移動(dòng)部件進(jìn)行運動(dòng)跟蹤。然而，這些做法并不一定有效，除非工程師找到符合尺寸、重量、分辨率和成本目標要求的編碼器產(chǎn)品。

　　一種特別適合便攜式醫療設備應用的反射式編碼器是安華高（Avago）公司的AEDR-8500。其長(cháng)度和寬度分別在4cm和3.4cm以下，并且封裝重量幾乎可以忽略不計。該編碼器除了可以滿(mǎn)足重量和尺寸的苛刻要求外，比起其它的磁性技術(shù)，還能以相對較低的成本帶來(lái)穩健的性能。

　　分辨率、頻率和精度：另一組為設計選用合適運動(dòng)反饋傳感器的重要標準是，該器件是否可以提供良好的分辨率、頻率和精度。分辨率是決定旋轉系統旋轉一周所需總步數的重要參數。分辨率在旋轉應用中通常以每轉的計數值（CPR）來(lái)表示，在線(xiàn)性應用中則以每英寸的線(xiàn)條數（LPI）來(lái)表示。較高的CPR不一定代表較好的設計精度——它針對應用僅僅提供了每轉動(dòng)一周有較多計數值的信息，而并未包含任何有關(guān)潛在周期誤差的詳細信息。

　　旋轉編碼器的最終輸出分辨率由編碼器模塊的計數密度和匹配媒介或碼盤(pán)的尺寸決定。以CPR為單位的編碼器輸出分辨率、以光學(xué)半徑或Rop表示的碼盤(pán)大小和以L(fǎng)PI為單位的編碼器計數密度三者間的關(guān)系如下：

　　LPI=CPR/2*π*Rop（計算過(guò)程中所有單位必須保持一致）