方位传感器广泛用于自动化和丈量运用中。挑选适宜的方位传感器的要害步骤是了解传感器尺度，分辨率，可重复性，精度，设备束缚和环境巩固性的要求。
方位传感器要害术语
增量式传感器
仅供给方位更改信息，以便在启动时实践方位不知道。每转一次索引/符号信号界说设备的零位或零位。在归航程序中检测到。关于无刷电机的换相，电机一般有三个磁性霍尔传感器，为磁场的开始对准供给大略的肯定方位信息。增量传感器一般体积小、精度高、性价比高。
肯定传感器
供给一转内或线性行程规模内的实践物理方位。电机不需求霍尔，只要在运动规模超越一转的情况下，才需求对旋转运用进行归位。传感器一般比增量设备更大，更贵重。
多转
旋转设备，传感器可供给多转的实践方位。能够彻底消除归航。多反转设备具有内部齿轮设备，是最巨大，最贵重的解决方案。
分辨率
界说能够移动或丈量的最小方位增量，一般以“计数”表明。高功能伺服体系需求高分辨率。定位体系在两个计数之间“颤动”，因而分辨率越高，颤动越小。分辨率对低速时的速度动摇也有严重影响。由于速度是从方位反应中得出的，因而，假如分辨率较低，则样本中的数据或许不足以精确得出速度。在高速下，高分辨率设备能够生成超出控制器或伺服驱动器盯梢才能的数据速率。
插值
能够看出，许多传感器都会发生正弦和余弦信号。这些信号的周期由设备固有的“螺距”界说。运用sin/cos信息，理论上能够经过核算信号比率来取得无限分辨率。此技能称为插值。实践上，sin/cos信号的保真度和信噪比束缚了可完成的分辨率。
精确性
界说每个丈量方位与实践物理方位的间隔。精度在很大程度上是体系问题，并且或许会遭到偏疼率，直线度和平面度等机械差错的影响。传感器差错包含基音（线性）的非累积随机改动，基音差错（斜率）的累积以及内部sin/cos信号保真度的改动。精密机器制作商一般经过偏移量查找表来校准差错。
重复性
界说当体系屡次回来相同的物理方位时的丈量方位规模。可重复性比肯定精度更重要。为了有用地校准体系差错，使每个方位读数保持一致很重要。传感器迟滞（不同的读数取决于丈量方位的挨近方向）是可重复性的重要因素。
模块化
旋转反应设备的最常见方式被封装在带有内部轴承的外壳和经过柔性联轴器衔接到电机的轴上。外壳有一系列的密封等级，体积巨大模块化设备没有外壳或轴承，有必要内置在机械体系中。它们显着更紧凑，但或许需求一个更友爱的环境，这取决于技能。
开/关轴
关于旋转运用，传感器典型地坐落环绕旋转轴线的秤的圆周上的离轴。当径向空间遭到束缚时，一些完成将传感器定位在轴最小化的尺度上。
电位器
虽然非触摸式传感器有发展趋势，但电位计（“电位器”）仍广泛用于低端运用中。电位计丈量触点沿电阻轨道滑动时的电压降。它们有旋转，线性或曲线方式，一般紧凑而简便。一个简略的设备将花费几分钱，而更高精度的设备则或许花费200美元以上。经过激光修整电阻轨道，能够使线性度小于0.01％。
电位器最适合在良性环境中具有低占空比的低功能运用中运用。它们易受磨损和尘埃或沙粒等异物的影响。电位计理论上具有无限分辨率，但实践上分辨率仅限于模数转换器（ADC）接口和整个噪声环境。
长处：低本钱;简略;紧凑;简便。能够做到精确
缺陷：磨损;振荡;污染，极点温度。
光学编码器–透射式
方位传感器-透射式光学编码器
透射编码器运用由LED光源照明的细光栅或“标尺”的光学扫描。旋转或线性刻度尺由通明和不通明的“线”制成，它们以50至50的占空比摆放。光盘上通明区域的数量与份额尺距离相对应，份额尺距离界说了编码器的分辨率。
传感器发生与入射光强度成份额的电压。当传感器相关于刻度移动时，电压呈正弦改动。将第二个光检测器异相增加90°。这触及一半刻度线的位移。来自传感器A的信号是否抢先传感器B或反之亦然，它界说了相对运动的方向。编码器输出能够是正弦/余弦信号，但信号一般会转换为方波：四边形B（四边形与90°相移有关）。控制器检测每个方波边际上的过渡，然后将编码器分辨率有用进步4倍。
与每条线的宽度比较，检测器往往更大。在较高的分辨率下，这或许导致通道之间的溢出。增加与通道方式匹配的遮罩有助于整理信号。这种规划的权衡之处在于，标尺和传感器之间的气隙有必要十分小，对圆盘参数（例如平整度，偏疼率和对准）施加严厉的标准，使设备更简单遭到冲击和振荡。
相控阵增量式编码器运用固态技能来供给更强壮的解决方案。相控阵编码器不是每个通道的离散检测器，而是具有检测器阵列，因而每个通道都被多个检测器掩盖。这种办法能够均匀光信号，然后最大程度地削减由制作差错（例如光盘偏疼率和未对准）引起的改动，在下降制作公役的一起进步功能。
编码器本质上是增量式的，一般具有一条带有单个通明线和独立传感器的附加刻度轨道。传感器生成一个索引信号，界说设备的空方位。透射编码器的肯定版别包含多个轨道，光源和传感器，它们彻底确认了旋转中的方位。经过将一个圆盘机械传动到第二个圆盘，能够界说多转的方位。
长处：中等分辨率；精确性好；高重复性，合算的。
缺陷：粗笨;模块化设备的环境巩固性。
光学编码器–反射式
反射光学编码器的原理与透射编码器十分类似。反射式编码器经过从与传感器相同的一侧（相关于代码盘）发射光，并有挑选地将光的一部分反射到传感器来作业。减小物理尺度是该解决方案的显着优势。无需透射式编码器中一般需求的准直光学器材，并且LED光源与传感器在同一侧，能够大大削减编码器的总体积。分辨率和精度一般不如透射编码器。
长处：中等分辨率和精确性，高重复性；本钱效益高
缺陷：环境巩固性
光学编码器–干与式
一个相干激光源发生发散光束，该发散光束照亮印在标尺上的衍射光栅图画。运用玻璃刻度尺上的铬堆积或金属胶带刻度尺上的激光写入线来创立光栅图画。20μm的节距光栅使光发生衍射，然后发生高对比度的明暗干与图样，直接回到检测器阵列上。本质上是增量地，一般供给第二索引/符号轨道。
衍射光会发生离散的Talbot平面干与图。在3以上的比如RD塔尔博特平面被运用。跟着标尺和检测器的相对方位发生改动，衍射图样会在检测器阵列上平移，然后导致每个检测器单元中出现正弦改动。
搅扰技能需求最少的光学组件，然后可完成小尺度传感器。在没有插值的情况下，分辨率一般比透射或反射式光学编码器高出多个数量级。由于正弦和余弦信号的保真度，能够进行高插值，然后以高精度发生纳米分辨率。考虑到设备的精度，对对准公役的要求不是很高。
此类编码器需求清洁的环境。选用相干性较低的LED光源，并与准直和滤波光学器材相结合，可显着进步抗污染才能。编码器不可防止地更大，并且一般具有更严厉的对齐公役。有关更多详细信息，
长处：高分辨率，精确性，可重复性；紧凑;适中的对准公役
缺陷：Talbot飞机施行的环境巩固性。
光学编码器的肯定技能
上面显现的肯定份额具有类似于条形码的多个代码。代码位数确认仅有代码的数量，然后确认刻度尺的最大长度或周长。照相机捕获代码，随后的处理确认肯定方位。此技能会增加等待时刻（取得阅览的时刻）。某些编码器在初始肯定读数后康复为增量轨道，以削减推迟。
条形码技能或许很贵重。更具本钱效益的解决方案选用了实质上是多个索引的办法。如在增量磁道上看到的那样，每对索引由仅有数量的行分隔。在启动时，有必要引起运动，以便检测到两个索引。在此过程中，将对增量轨道上的行数进行计数。运用查找表能够确认肯定方位。缺陷是在确认肯定方位之前需求移动。
长处：杰出的分辨率，精确性，可重复性；适中的对准公役
缺陷：环境巩固性；关于真实的肯定来说或许会很贵重。
磁性编码器
磁编码器选用多极磁道。当磁极相关于传感器移动时，传感器（霍尔效应或磁阻传感器）丈量磁通量的改动。能够像在光学编码器中一样生成正弦和余弦信号。
磁阻电阻器由比如镍铁的磁敏合金构成。外部磁场会对资料的磁畴施加压力，然后改动电阻。磁阻传感器由光刻图画化的薄膜电阻器阵列组成。当转子磁极经过传感器阵列时，电阻呈正弦改动。
霍尔传感器由衔接至电源的一层半导体资料（一般为p型）组成。施加的磁场在电荷载流子上施加一个力（洛伦兹力），使它们分隔以发生电势差。霍尔传感器发生的电压取决于磁场笔直分量的强度。
该设备本质上是增量式的，上面的插图显现了用于界说空方位的索引轨道。能够增加第二个传感器和磁极数不同的磁道。来自每个轨道的读数的组合用于确认肯定方位。
电磁编码器巩固经用，结构紧凑并且十分经济。可是，它们简单遭到磁场的影响，并且在邻近的传感器之间或许会发生串扰。很难发生细距离的磁道束缚分辨率。在作业温度规模内，磁滞和精度改动会危害可重复性。磁道比较脆，简单遭到冲击。
长处：强壮的;紧凑;耐受液体和非金属污染物；同轴版别
缺陷：温度;磁滞易受磁场影响；耐冲击/冲击。
电容编码器
电容式编码器依据以下原理：电容与两个带电板之间的辩证资料成正比。如图所示，在电容耦合的发射器和接收器之间会发生电场。转子以正弦方式调制电介质ԑ，然后引起电容改动。电容的改动又调制了发射器和接收器之间的电势差。选用多个调制轨道来界说肯定方位。
电容式编码器结构紧凑，功耗极低。可是，它们易于凝聚和静电积累。%&&&&&%也会随温度，湿度，周围资料和异物而改动，这使得工程安稳，高精度的方位传感器面对应战。设备的组件有很小的气隙，需求细心设备。
长处：紧凑;低功率。
缺陷：环境巩固性；对齐公役。
解析器
旋转变压器依据电磁感应原理，一根导体中的交流电会在导体周围发生改动的磁场。该磁场可在相邻导体中感应出交流电。从一个导体到另一导体的耦合的巨细取决于磁场的改动率以及导体的相对方位和几许形状。
如下图所示，定子中的5kHz（典型值）正弦参阅电压会在转子绕组中感应出正弦电压。然后，第二个轴向转子绕组在两个轴向信号绕组中感应出一个电压，这些信号绕组在定子上向后偏移90º。如图所示，耦合到定子绕组中的量是转子相对方位的函数，转子有用地对定子信号进行起伏调制。
为了清楚起见，在上面的图示中，转子显现在定子外部。定子上的径向绕组仅与转子上的径向绕组相互作用。然后，转子上的轴向绕组仅与定子上的轴向绕组相互作用。这是为了防止定子参阅绕组耦合到定子信号绕组。环绕旋转变压器并非易事，终究结果是设备粗笨。可是，旋转变压器的确具有无与伦比的巩固性，由于设备中没有电子设备或易碎部件。
旋转变压器有多种“速度”可供挑选。单速旋转变压器每转具有一个电正弦波周期，并以有限的分辨率供给肯定方位信息。每转可卷绕“多速旋转变压器”，以取得更高的电循环次数，然后进步分辨率。电气循环与机械循环的比率较高，也有助于最小化机械差错源的影响。多速旋转变压器不再是肯定的，并且价格更高，并且一般更粗笨。
长处：中等分辨率和精确性；牢靠;极端巩固
缺陷：贵重;粗笨;重。
感应编码器
肯定感应编码器依据与分解器相同的电磁感应原理，但运用PCB走线而不是线圈绕组。定子上的TX磁道被1-10MHz规模内的特定频率鼓励。该信号经过谐振LC电路感应耦合到方针中。方针磁场在定子RX磁道中感应出正弦电流。RX轨道为正弦曲线形状，可有用地起伏调制感应信号。第二个RX轨道偏移90º，则承载余弦信号。正弦/余弦信号被插值并输出为BiSS-C，SSI或某些版别的AqB信号。
定子上的RX轨道类似于双绞线。平衡偶极效应抵消了TX轨道上改动的磁场在RX轨道中感应的电场。RX轨道仅呼应方针上改动的磁场。RX轨道还能够按捺外部电磁搅扰。还会依据频率和相位拒绝不期望的感应定子电流。
每转具有一个sin/cos周期的首要RX磁道界说了肯定方位。具有多个循环的辅佐轨道可进步分辨率。更典型的是，主TX轨道具有多个周期（例如9个），而辅佐轨道则具有多个周期，而不是3的倍数–一个转速内的每个方位都由两个仅有的读数界说。
运用PCB走线与旋转变压器绕组比较具有显着的优势，包含：下降本钱，尺度和分量；形状灵活性，包含曲线；消除环绕过程中的差错；关于安全相关运用，能够运用多层电路板将多个传感器放置在同一空间中。
PCB资料在环境上十分安稳。长途电子设备的选件进一步进步了经用性。360º传感器进步了偏疼差错容限。
长处：中等精度和分辨率；牢靠;强壮的;多种几许形状；紧凑;轻盈的
缺陷：典型的最小直径是37毫米。
方位传感器–技能比较
方位传感器/方位反应设备的比较如下所示。反射编码器能够被以为类似于透射编码器。电位器归于触摸设备，因而不包含在内。
方位传感器的技能比较
终究方针是找到满意精度，尺度和经用性要求的最具本钱效益的解决方案。从上表中能够看出两点：在精度和尺度方面，干与编码器无疑是抢先者；旋转变压器和电感式编码器具有环境巩固性和中等精度的优势。如上所述，与旋转变压器比较，电感式编码器具有许多优势，特别是尺度和分量。
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