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磁旋转编码器的工作原理是什么?

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发表于 2021-9-5 17:47:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 云中飞啊飞 于 2021-9-5 17:48 编辑

  • 什么是磁旋转编码器?它的构造是什么样的?它的工作原理是什么?它有多少种类型?下面就带大家一起去了解了解!
  • 单磁级绝对式编码器
单磁极绝对式编码器
单磁极式磁编码器的核心结构如图1所示,上方为永磁体,下方为霍尔芯片,芯片上的4个阴影为霍尔器件。根据霍尔效应,在永磁体磁场的作用下,4个霍尔器件可以感应出相应的电压值, 当永磁体匀速旋转一周,4个霍尔器件感应到的电压波形为四路正弦波形,且相位相差90°。因此,可根据返回电压的大小,得到磁铁转角值。
只要芯片一上电,即可返回该位置下的电压值,因此无需电池即可记录当前位置。值得一提的是,这种芯片既可以当作绝对式编码器使用(通过串行总线输出),也可以当作增量式编码器使用(ABZ)。典型案例可参考奥地利微电子公司生产的AS5047。
3.多磁极式编码器
单磁极式编码器一般为轴式测量,要求编码器安装在被测轴的轴端面,这种安装方式无法满足机器人关节中空走线要求,因此离轴式多磁极编码器营运而生。
  • 多磁极单圈
多磁极单圈编码器
多磁极单圈编码器主要有环形磁栅和传感器组成,如图2所示。磁盘已磁化,其圆周上布置交替排布的磁极。工作时,下方的传感器检测磁栅旋转时磁场的变化,并将此信息转换为正弦波。这种编码器为增量ABZ输出,典型案例有奥地利微电子公司生产的AS5311、AS5304等。
  • 多磁极多圈
多磁极多圈编码器
多磁极旋转编码器主要由环形磁环和读数头组成,如图3所示。典型的案例即为UR机械臂关节内使用的雷尼绍AksIM系列绝对式中空磁编码器。其中,环形磁栅采用一种称为Nonius原理的编码方案。具体来说,环形磁栅由两个同心的,N&S交替排布的磁道构成。两个磁道的磁极数量不同,通常相差一个磁极。例如,外轨道可以具有32个磁极,而内轨道则可以具有31个磁极。围绕磁盘,内轨道和外轨道之间的磁极对准在不断变化。在磁盘周围的任何给定位置,内磁极和外磁极之间的偏移角都是唯一的。
编码器工作时,位于读数头上的两个磁场传感器在穿越N级和S级时会分别产生一个正弦信号。这两个信号之间的相移对于磁盘周围的每个位置都是唯一的。读数头会将这种模拟相移转换为数字信号,每一个数字信号对应磁环上唯一的旋转位置。
3.结论
由于磁敏元件的输出信号强度和磁极的间距成正比,因此磁编码器的分辨率无法像光学编码器那样做的很高。但从另一方面考虑,光学编码器容易收到灰尘、等外界环境因素影响,且光栅非常脆弱,也为安装和维修带来了困难。因此,磁编码器是替代光学编码器一个很好的选择。
      好了,以上就是磁旋转编码器的工作原理介绍,希望能对大家有所帮助!
来源:知乎

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