6ES7221-3AD30-0XB0  罗克韦尔的研究1对于伺服驱动器、编码器和编码器通信端口，用于反馈通信的收发器每年增长 20%。单对以太网 （SPE） 收发器，支持通过两条线进行 100 Mbps 通信（IEEE 802.3dg 标准 100BASE-T1L）1目前正在研究中，未来的编码器驱动接口将受益于低延迟，目标是≤1.5 μs。这种低延迟将支持更快的反馈数据采集和更快的控制环路响应时间。

机器人和旋转机械（如涡轮机、风扇、泵和电机）的状态监控 （CbM） 记录与机器运行状况和性能相关的实时数据，以实现有针对性的预测性维护以及优化控制。在机器生命周期的早期进行有针对性的预测性维护，可降低生产停机的风险，从而提高可靠性、显著节省成本并提高工厂车间的生产率。使用放置在编码器中的MEMS加速度计，为质量控制至关重要的机器提供振动反馈。将MEMS加速度计添加到编码器非常方便，因为编码器已经具有现有的布线、通信和电源，可以向控制器提供振动反馈。在某些应用中，例如CNC机床，从编码器发送到伺服的MEMS振动数据可用于实时优化系统的性能。

使用CbM延长工业资产的使用寿命可以通过坚固的更长寿命位置传感器进行补充。磁传感器产生模拟输出，指示周围磁场的角度位置，可以代替光学编码器。磁性编码器可用于湿度、污垢和灰尘较高的区域。这些恶劣的环境会损害光学解决方案的性能和使用寿命。

对于机器人和其他应用，即使在断电的情况下，也必须始终知道机械系统的位置。与标准机器人、协作机器人和其他自动化装配设备相关的主要成本和低效率之一是，在运行时突然断电后，重新定位和初始化上电所需的停机时间。ADI公司开发的磁性多圈存储器2无需外部电源即可记录外部磁场的旋转次数。这导致系统尺寸和成本的降低。

对于机器人和协作机器人，电机编码器和关节编码器通常需要16位至18位ADC性能，在某些情况下需要22位ADC。某些光学绝对位置编码器还需要具有高达24位分辨率的高性能ADC。

电机编码器信号链

图 6、7、8 和 9 显示了磁性（各向异性磁阻 （AMR） 和霍尔技术）、光学和旋转变压器编码器的编码器信号链。这些组件分为五个主要类别：

1. 使用磁性传感器跟踪轴的位置和速度（AMR、霍尔）

2. 机器健康监测

a. 微机电系统传感器

b.温度传感器

3. 情报

一个。带/不带集成ADC的微控制器

b.旋变数字转换器 （RDC）

4. 电缆接口

一个。高速RS-485/RS-422收发器

b. SPI 至 RS-485 扩展器收发器

5. 信号调理

一个。高性能ADC（12位至24位分辨率）

磁性编码器

传感

在磁性位置传感器领域，AMR传感器提供了鲁棒性和精度的组合。传感器通常位于连接到电机轴的偶极磁体的对面。

AMR 传感器对磁场方向变化敏感，而霍尔技术对磁场强度敏感。由此产生的优点是传感器对系统中的气隙和机械公差变化具有很强的耐受性。此外，由于AMR传感器没有工作磁场上限，因此在高磁场下工作时，该传感器对杂散磁场具有极强的鲁棒性。

ADA4571是一款AMR传感器，具有低延迟集成信号调理功能，提供单端模拟输出。ADA4571单芯片解决方案提供有保证的角度精度（典型角度误差仅为0.10），工作速度高达50k rpm。ADA4571-2为双通道版本，在安全关键型应用中提供完全冗余，而不会影响性能。

ADA4570是AAD4571的衍生产品，具有相同的性能，但具有差分输出，适用于更恶劣的环境。ADA457x系列提供高角度精度和可重复性，改善了闭环控制，降低了电机转矩脉动和噪声。与竞争技术相比，单芯片架构提高了可靠性，减小了尺寸和重量，并且更易于集成。

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