解析器（Resolver）#

解析器是一种非常可靠的旋转位置传感器，其基本工作原理如下：

• 解析器由三个线圈组成：参考线圈（REF）、正弦波线圈（SIN）和余弦波线圈（COS）。
• 参考线圈安装在电机轴上，随着电机的转动，参考线圈通过旋转变压器向SIN和COS线圈提供交流电压。
• SIN和COS线圈的电压信号随着电机轴的旋转变化，这些电压信号与电机轴的位置有关。

由于旋转变压器的设计，解析器不需要刷子或环，因此具有较高的可靠性。解析器的输出信号是双极性的，具有正弦波和余弦波的电压输出，可以通过差分信号链进行处理。传统的参考电压范围为1V到26V，输出频率一般在800 Hz到5 kHz之间。

信号链实现：

• 由于解析器输出的信号具有正弦波形，因此需要使用高性能的数据转换器（如ADS1205或ADS1209），这些转换器可以同时采样SIN和COS通道，提供高分辨率的信号。
• 使用脉宽调制（PWM）信号为解析器提供参考电压，TI推荐使用AMC1210用于参考信号的生成。
• 最终，数字信号处理器（DSP）或实时控制器（如TI的C2000™ Piccolo™ F2806x微控制器）负责处理控制信号并进行电机控制。

旋转编码器（Rotary Encoder）#

旋转编码器用于测量电机轴的角度或旋转位置，常见的类型有：增量型TTL编码器和正弦波增量编码器。旋转编码器的信号输出可以分为以下几种类型：

1. 绝对位置编码器：输出表示旋转角度的数字信号，通过磁盘上的特定图案来区分不同的角度。例如，3位数字编码器可以提供8种不同的位置，每种位置间隔为45°。
2. 增量型TTL编码器：输出数字高低电平信号，每转一圈会输出一定数量的脉冲，电机的当前位置通过脉冲数来确定。
3. 增量型正弦波编码器：输出正弦波和余弦波信号，并且还带有参考标记信号。

对于增量型正弦波编码器，输出信号为模拟正弦波（包括正弦波和余弦波）。如果编码器的分辨率为4096脉冲/圈，且电机转速为6000转/分钟，则输出信号的频率可以达到16 kHz。因此，需要选择能够处理至少400 kHz带宽的模拟信号链解决方案，常用的解决方案是使用两个同时采样的模拟-数字转换器（ADC）来处理SIN和COS信号。

信号链实现：

• 需要至少两个并行采样的ADC，分别用于采样SIN和COS通道。
• 由于需要低延迟，ADC需要能够以至少800 kSPS的速度采样。
• 使用比较器和全差分放大器来优化信号，并驱动ADC。

TI推荐使用ADS7854系列SAR ADC，这些转换器具有两个并行通道，能够满足高带宽需求，并且能够提供高精度的位移测量。

结论#

旋转编码器和解析器是闭环电机控制系统中常用的两种位置反馈传感器。解析器适用于需要高可靠性和长寿命的应用，但其转速限制（通常小于5000转/分钟）可能会影响高转速应用。旋转编码器则具有更高的分辨率，适合需要精确位置反馈的控制系统。不同类型的编码器需要不同的信号链设计，根据具体应用选择合适的信号处理方案至关重要。

通过选择合适的信号链组件（如高精度的ADC、PWM生成器、DSP控制器等），可以确保电机控制系统的精确性和可靠性。