反射式編碼器技術實現便攜醫(yī)療設備設計

　　圖1：安裝于電機后方的反射式編碼器。

　　編碼器的頻率定額決定了不會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(tǒng)的最佳周期誤差會比可比光學系統(tǒng)高出大約3~4倍。選擇符合產品設計要求的合適編碼器技術非常重要。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），那么光學編碼器技術可以說是市場上最好的選擇。

　　成本：由于醫(yī)療設備制造商聚焦于可自主操作便攜式設備市場的主要原因是為了節(jié)省醫(yī)療費用，因此設計人員就經常得面對以較低成本找到合適元器件的挑戰(zhàn)。最好的情況是找到一個價格符合消費類市場水平的匹配產品，而不是面向醫(yī)療或工業(yè)市場的高成本元器件。

　　由于精密運動器件的高成本和缺乏選擇，運動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業(yè)知識和工具，編碼器的機械安裝也是一個問題。最常見的做法是使用電機制造商提供的編碼器解決方案，不過這種做法通常會使選擇局限在市場上的磁性編碼器技術。在為應用找到合適產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(yī)療設備時，通常會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電池的使用時間，為其他元器件的選擇帶來更高的靈活度。前文提到的安華高AEDR-8500反射式編碼器以5V電源工作時功耗低于75mW，與其他競爭技術相比毫不遜色甚至更低。

　　另一個選擇合適運動反饋解決方案的考慮因素是電磁干擾（EMI）抗擾度。由于近年來越來越多的設備使用敏感的電子器件，同時與EMI相關的設備故障也時有所聞，EMI問題已變得愈加重要。EMI問題可能來自于手機、WiFi和射頻發(fā)射器等無線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基于定制分立磁性技術，而忽略了可能造成EMI的相關問題。光學編碼器技術在對抗EMI的問題上提供了磁性技術良好的替代方案，原因是它可以通過相近的價格提供更好的EMI抗擾度。

產品應用

　　在便攜式醫(yī)療設備設計中采用反射式編碼器解決方案時，工程師有幾種方法可以選擇。最常見的做法是在電機背后安裝使用基于光學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的反饋信息。

　　圖2：裝有編碼器的微型電機。

　　圖3是一個采用旋轉編碼器的典型的齒輪電機應用。電機通過齒輪驅動導螺桿，并以預先計劃的速率推動活塞頭。運動控制編碼器捕獲電機的運動信息，并把相應的輸出信號傳送到控制器形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。

　　圖3：容積式分配器。