反射式編碼器技術(shù)實(shí)現(xiàn)便攜醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)

　　圖1：安裝于電機(jī)后方的反射式編碼器。

　　編碼器的頻率定額決定了不會(huì)遺漏編碼器計(jì)數(shù)值的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。典型的微型直流電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為20，000RPM或在空載條件下以較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其典型應(yīng)用運(yùn)行在約6，000~10，000RPM范圍內(nèi)。在額定電機(jī)轉(zhuǎn)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(bǔ)器的典型磁性編碼器系統(tǒng)的最佳周期誤差會(huì)比可比光學(xué)系統(tǒng)高出大約3~4倍。選擇符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jī)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(yī)療設(shè)備制造商聚焦于可自主操作便攜式設(shè)備市場(chǎng)的主要原因是為了節(jié)省醫(yī)療費(fèi)用，因此設(shè)計(jì)人員就經(jīng)常得面對(duì)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(gè)價(jià)格符合消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)水平的匹配產(chǎn)品，而不是面向醫(yī)療或工業(yè)市場(chǎng)的高成本元器件。

　　由于精密運(yùn)動(dòng)器件的高成本和缺乏選擇，運(yùn)動(dòng)控制解決方案通常占了設(shè)計(jì)預(yù)算非常高的份額。另外，由于缺乏針對(duì)預(yù)期應(yīng)用安裝編碼器的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工具，編碼器的機(jī)械安裝也是一個(gè)問(wèn)題。最常見(jiàn)的做法是使用電機(jī)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(yīng)用找到合適產(chǎn)品并確保達(dá)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(shè)計(jì)電池供電的便攜式醫(yī)療設(shè)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(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)技術(shù)相比毫不遜色甚至更低。

　　另一個(gè)選擇合適運(yùn)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(shè)備使用敏感的電子器件，同時(shí)與EMI相關(guān)的設(shè)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(jī)、WiFi和射頻發(fā)射器等無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的大量使用。另外，大多數(shù)電機(jī)制造商在設(shè)計(jì)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(duì)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(yīng)用

　　在便攜式醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)軸運(yùn)動(dòng)的反饋信息。

　　圖2：裝有編碼器的微型電機(jī)。

　　圖3是一個(gè)采用旋轉(zhuǎn)編碼器的典型的齒輪電機(jī)應(yīng)用。電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿，并以預(yù)先計(jì)劃的速率推動(dòng)活塞頭。運(yùn)動(dòng)控制編碼器捕獲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息，并把相應(yīng)的輸出信號(hào)傳送到控制器形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

　　圖3：容積式分配器。