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磁电编码器的应用原理
发布时间:2019-04-09
发布者:
浏览次数:265次

绝对值磁电编码器是利用霍尔型传感器对于磁场变化感应而工作的编码器,也称为霍尔磁电绝对值编码器,与光学式绝对值编码器一样,为非接触式绝对值,用于精确测量整个360°范围内的角度。

  霍尔磁电绝对值编码器工作原理有多种,主要的是如下两种(如图)

磁场周边感应型:

磁场下方(上方)感应型:

永磁体N/S将在空间产生一个磁场,这样的磁场存在类似于“地图”,下图为磁场“地图”示意图:

  测量角度时,编码器轴转动,带动旋转双极磁铁,霍尔元件可以检测到磁铁的磁场变化,获得一个模拟量周期曲线,经过模拟前端的A/D转换和DSP计算芯片处理而获得位置变化,如有4个霍尔组件,可获得对角布置传感器的差分信号的变化曲线,通过内部芯片的比较,可以更好地去除由于外部磁场、温度所带来的偏差,获得更高的准确度。为实现这一功能,计算芯片采用了坐标旋转数字计算机(CORDIC)技术,来计算Hall阵列信号的角度和幅值。讲的通俗一点,就是磁铁产生磁场“地图”,多个磁感应霍尔传感器识别“地图”,并感应“地图”变化,计算出位置(角度)。

  因高速DSP计算芯片的出现及坐标旋转数字计算机(CORDIC)技术,这种A/D转换、识别、比较、计算、快速输出才能够得以实现,这也是近年磁电绝对值编码器能高速发展的原因。

  由于永磁体的磁场基本上变化很小,这种“地图”识别就是“绝对值”的,这种绝对角度测量方式可即时指示磁铁的角度位置,其分辩率目前已有达到16位,并能够以数字化数据输出信号。

  然而尽管目前磁电绝对值编码器有些已经达到了16位的高分辨率,但是精度却无法和光学绝对值编码器相比,因为永磁体的稳定性,受外界磁场、温度的变化仍然是存在的,更主要的是,永磁体的材料的特性使N/S分界及磁场分布无法达到很高的精度,而无法与光学刻线精度相比,这就限制了这种磁电编码器精度的提高,过分提高磁电绝对值编码器的分辨率也就失去了意义。

  磁电绝对值编码器不仅仅是单圈绝对值,通过增加机械齿轮组同样可以实现多圈的绝对值测量,而国际上有些较通用的做法是磁电方法与光学方法在单圈与多圈齿轮组上的混合应用。

磁电绝对值编码器的优缺点:

优点:非接触式测量,绝对值信号,不怕干扰、停电。

  没有光学组件,不怕振动、灰尘、潮湿。

  温度范围宽,可经受高低温冲击。

  结构简单,安装宽容度大。

  没有多码道,错码率低。

缺点:模数转换,牺牲响应速度。

  精度有限。

  其中,与光学编码器比较,不怕振动、灰尘、潮湿、可经受高低温冲击,这些特性在某些应用领域,如精度要求不高,但使用条件恶劣的情况下,远远优于光学绝对值编码器,这些正在为越来越多人的认识.

  


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