在需要超高精度的伺服系统中，编码器虽是适用性最广泛的反馈装置，但霍尔效应传感器与旋转变压器同样是解决特定技术难题的合适选择。 本文将探讨二者的工作原理、可选方案以及每种装置在特定应用场景中的优势与局限。
霍尔效应传感器
当机器对运动系统的速度控制精度或分辨率要求不高时，霍尔效应传感器等低成本反馈装置是一个理想的选择。 此类数字开关式传感器会测量电磁场或永磁场的强度，每当经过磁场时生成脉冲。
霍尔效应传感器通常以独立封装形式安装在伺服电机壳体内。 在无刷伺服电机中，此类传感器有时嵌入定子绕组中，由转子磁体进行切换。 霍尔效应传感器可报告轴位置，该数据亦可转换为速度或加速度数据。
霍尔效应传感器常用于六步换向伺服系统（一种需要相对简单的驱动电子器件的电子换向方式，多用于直流无刷系统）。 霍尔效应传感器与增量编码器配合使用时效果最佳（通常称为“组合编码器”）。 该组合的优势在于：相比单独使用霍尔效应传感器，可获得更高分辨率；且无需执行“唤醒与抖动”序列来确定换向角，因该角度由霍尔效应传感器处理。
但霍尔效应传感器支持的梯形控制（而非正弦控制）可能不适用于部分工业伺服场景，因其在转矩生成效率上低于其他换向方式。 更严重的是，这种粗放型控制会因电流突变产生高转矩波动，通常会导致微小但可检测到的速度变化。 在某些情况下，转矩波动可能严重影响驱动系统的整体性能。
在正弦电流驱动系统中，霍尔传感器可与增量编码器反馈协同工作，实现精确的正弦换向。 在伺服驱动中，霍尔传感器也可作为电流传感器用于闭合电流环。 在其他工业场景中，霍尔传感器可用于检测曲轴、凸轮或其他机械装置的位置。
旋转变压器
旋转变压器与编码器承担了大部分闭环运动控制任务。 旋转变压器是由一个初级绕组和两个次级绕组构成的旋转式变压器。 初级绕组通常会接入交流电压。 次级绕组会根据轴位置按比例耦合输入电压。
产生的正弦与余弦信号通过旋变数字转换器 (RDC) 或驱动器内置的插值算法软件转换为数字信号。 双极（单速）旋转变压器可在电机旋转一周过程中提供绝对位置信号。
由于旋转变压器属于模拟装置，它们提供的信号则相对纯净。 其高电压范围也使其不易受噪声干扰。 转换后的输出分辨率通常由驱动器决定，最高可达 16 位。 但由于存在最大频率限制，分辨率可能因电机速度而受限。
旋转变压器可分为单速与多速型两种，“转速级数”表示转子每旋转一周生成的电气周期数（此“转速级数”与物理转速存在本质区别）。 换言之，转子每旋转一周的计数随旋转变压器的“转速”实现倍数级增长。
旋转变压器具有多项优势：抗 EMI 噪声能力强；对高温、振动与冲击的耐受性强。 常规型号的额定工作温度达 155ºC，特殊型号可耐受 230ºC，甚至可进行抗辐射加固。
但相比基于编码器的系统，旋转变压器需要更多信号转换电子器件。 此外，旋转变压器的精度通常低于光学编码器，但采用齿绕式绕组等特殊结构的改进型号可提升精度性能。 这类旋转变压器采用的制造技术可将器件之间的差异降至最低，从而使输出精度提高约 50%。
无框无刷旋转变压器因维护需求低且具有大通孔（适用于空心轴电机改造及附加轴扩展配置），广泛应用于伺服电机领域。
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