反射式編碼器技術(shù)實(shí)現便攜醫療設備設計
編碼器的頻率定額決定了不會(huì )遺漏編碼器計數值的電機最高轉速。典型的微型直流電機額定轉速為20,000RPM或在空載條件下以較低的轉速運行,其典型應用運行在約6,000~10,000RPM范圍內。在額定電機轉速下,典型的50CPR編碼器將需要具有至少16.7kHz或更高的頻率定額。
帶有插補器的典型磁性編碼器系統的最佳周期誤差會(huì )比可比光學(xué)系統高出大約3~4倍。選擇符合產(chǎn)品設計要求的合適編碼器技術(shù)非常重要。如果需要更高精度的輸出(例如低于±20機械角度的誤差或者更低),那么光學(xué)編碼器技術(shù)可以說(shuō)是市場(chǎng)上最好的選擇。
成本:由于醫療設備制造商聚焦于可自主操作便攜式設備市場(chǎng)的主要原因是為了節省醫療費用,因此設計人員就經(jīng)常得面對以較低成本找到合適元器件的挑戰。最好的情況是找到一個(gè)價(jià)格符合消費類(lèi)市場(chǎng)水平的匹配產(chǎn)品,而不是面向醫療或工業(yè)市場(chǎng)的高成本元器件。
由于精密運動(dòng)器件的高成本和缺乏選擇,運動(dòng)控制解決方案通常占了設計預算非常高的份額。另外,由于缺乏針對預期應用安裝編碼器的專(zhuān)業(yè)知識和工具,編碼器的機械安裝也是一個(gè)問(wèn)題。最常見(jiàn)的做法是使用電機制造商提供的編碼器解決方案,不過(guò)這種做法通常會(huì )使選擇局限在市場(chǎng)上的磁性編碼器技術(shù)。在為應用找到合適產(chǎn)品并確保達到較低成本和較高精度方面,反射式編碼器技術(shù)為工程師提供了更多的選擇。
功耗和電磁干擾(EMI):工程師在設計電池供電的便攜式醫療設備時(shí),通常會(huì )盡可能地把所有元器件的功耗控制在最低。采用功耗較低的元器件可以延長(cháng)電池的使用時(shí)間,為其他元器件的選擇帶來(lái)更高的靈活度。前文提到的安華高AEDR-8500反射式編碼器以5V電源工作時(shí)功耗低于75mW,與其他競爭技術(shù)相比毫不遜色甚至更低。
另一個(gè)選擇合適運動(dòng)反饋解決方案的考慮因素是電磁干擾(EMI)抗擾度。由于近年來(lái)越來(lái)越多的設備使用敏感的電子器件,同時(shí)與EMI相關(guān)的設備故障也時(shí)有所聞,EMI問(wèn)題已變得愈加重要。EMI問(wèn)題可能來(lái)自于手機、WiFi和射頻發(fā)射器等無(wú)線(xiàn)通信設備的大量使用。另外,大多數電機制造商在設計編碼器解決方案時(shí)基于定制分立磁性技術(shù),而忽略了可能造成EMI的相關(guān)問(wèn)題。光學(xué)編碼器技術(shù)在對抗EMI的問(wèn)題上提供了磁性技術(shù)良好的替代方案,原因是它可以通過(guò)相近的價(jià)格提供更好的EMI抗擾度。
產(chǎn)品應用
在便攜式醫療設備設計中采用反射式編碼器解決方案時(shí),工程師有幾種方法可以選擇。最常見(jiàn)的做法是在電機背后安裝使用基于光學(xué)的反射式編碼器解決方案(如圖2)。該編碼器可以提供基于電機軸運動(dòng)的反饋信息。
圖2:裝有編碼器的微型電機。
圖3是一個(gè)采用旋轉編碼器的典型的齒輪電機應用。電機通過(guò)齒輪驅動(dòng)導螺桿,并以預先計劃的速率推動(dòng)活塞頭。運動(dòng)控制編碼器捕獲電機的運動(dòng)信息,并把相應的輸出信號傳送到控制器形成一個(gè)閉環(huán)系統。
圖3:容積式分配器。

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