反射式编码器技术实现便携医疗设备设计

　　图1：安装于电机后方的反射式编码器。

　　编码器的频率定额决定了不会遗漏编码器计数值的电机最高转速。典型的微型直流电机额定转速为20，000RPM或在空载条件下以较低的转速运行，其典型应用运行在约6，000~10，000RPM范围内。在额定电机转速下，典型的50CPR编码器将需要具有至少16.7kHz或更高的频率定额。

　　带有插补器的典型磁性编码器系统的最佳周期误差会比可比光学系统高出大约3~4倍。选择符合产品设计要求的合适编码器技术非常重要。如果需要更高精度的输出（例如低于±20机械角度的误差或者更低），那么光学编码器技术可以说是市场上最好的选择。

　　成本：由于医疗设备制造商聚焦于可自主操作便携式设备市场的主要原因是为了节省医疗费用，因此设计人员就经常得面对以较低成本找到合适元器件的挑战。最好的情况是找到一个价格符合消费类市场水平的匹配产品，而不是面向医疗或工业市场的高成本元器件。

　　由于精密运动器件的高成本和缺乏选择，运动控制解决方案通常占了设计预算非常高的份额。另外，由于缺乏针对预期应用安装编码器的专业知识和工具，编码器的机械安装也是一个问题。最常见的做法是使用电机制造商提供的编码器解决方案，不过这种做法通常会使选择局限在市场上的磁性编码器技术。在为应用找到合适产品并确保达到较低成本和较高精度方面，反射式编码器技术为工程师提供了更多的选择。

　　功耗和电磁干扰（EMI）：工程师在设计电池供电的便携式医疗设备时，通常会尽可能地把所有元器件的功耗控制在最低。采用功耗较低的元器件可以延长电池的使用时间，为其他元器件的选择带来更高的灵活度。前文提到的安华高AEDR-8500反射式编码器以5V电源工作时功耗低于75mW，与其他竞争技术相比毫不逊色甚至更低。

　　另一个选择合适运动反馈解决方案的考虑因素是电磁干扰（EMI）抗扰度。由于近年来越来越多的设备使用敏感的电子器件，同时与EMI相关的设备故障也时有所闻，EMI问题已变得愈加重要。EMI问题可能来自于手机、WiFi和射频发射器等无线通信设备的大量使用。另外，大多数电机制造商在设计编码器解决方案时基于定制分立磁性技术，而忽略了可能造成EMI的相关问题。光学编码器技术在对抗EMI的问题上提供了磁性技术良好的替代方案，原因是它可以通过相近的价格提供更好的EMI抗扰度。

产品应用

　　在便携式医疗设备设计中采用反射式编码器解决方案时，工程师有几种方法可以选择。最常见的做法是在电机背后安装使用基于光学的反射式编码器解决方案（如图2）。该编码器可以提供基于电机轴运动的反馈信息。

　　图2：装有编码器的微型电机。

　　图3是一个采用旋转编码器的典型的齿轮电机应用。电机通过齿轮驱动导螺杆，并以预先计划的速率推动活塞头。运动控制编码器捕获电机的运动信息，并把相应的输出信号传送到控制器形成一个闭环系统。

　　图3：容积式分配器。