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什么是磁编码器?磁编码器的应用及原理

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2024/5/8 19:18:24

什么是磁编码器?

磁编码器是利用磁传感器检测磁场分布变化作为检测物理量的方法的编码器 。

编码器是检测直线轴的移动量、旋转角度等物理量,并将位置信息作为电信号输出的位置传感器。

检测直线运动量的线性编码器和测量旋转量的旋转编码器。有两种类型:。旋转编码器与电机结合使用时具有广泛的用途,因此得到广泛使用。

磁性编码器的应用

编码器广泛应用于工业设备领域,磁编码器特别耐油、水、灰尘等污染的环境,同时还具有优异的耐热性、抗振性、抗冲击性。因此,适合在高温、高振动、冲击等恶劣环境下使用。具体可用于多尘环境的机床和工业设备以及溅水和切削油的工厂。

光学编码器它不需要像那样带有狭缝的圆盘,并且可以以更小的尺寸实现相同水平的分辨率。与光学编码器相比,磁编码器的部件较少,功耗也较低,因此通常用于注重紧凑性、重量和低功耗的场所。

磁编码器原理

编码器输出方法包括增量法和绝对法,增量法以相对起始位置的相对角度输出,绝对法以绝对角度输出。由于磁编码器的电压波形的正弦波对应于绝对角度,因此比光电编码器更容易输出绝对方式。

典型的磁编码器由磁传感器和永磁体组成。

1. 磁传感器

磁传感器使用霍尔元件、MR元件等。霍尔元件是一种利用霍尔效应检测磁性的传感器,当电流通过半导体薄膜时,霍尔效应会根据磁通密度和方向产生电压。

MR元件也称为磁阻元件,是利用电阻值根据磁场强度而变化的磁阻效应来检测磁性的传感器。

2、永磁体

永磁体附着在旋转或移动的物体上。当轴旋转并且永磁体的位置发生变化时,磁场分布发生变化,施加到磁传感器上的磁通密度发生变化。磁传感器将磁通密度的变化转换成电信号,可以输出轴位置信息。

磁编码器的特点

磁性编码器容易受到电动机的磁干扰。因此,它的工作温度范围有限。

迄今为止,磁编码器已经进行了许多改进。然而,它们的总体精度和分辨率低于光学或电容式编码器。

然而,光学编码器容易受到污垢、灰尘、油等的影响。另一方面,电容式编码器能够抵抗环境污染物,占用空间更少,使用寿命更长,并且可以承受恶劣的温度。

磁编码器结构

1. 磁传感器

霍尔元件是利用霍尔效应的磁传感器,主要由半导体材料制成。半导体材料包括砷化铟 (InAs)、砷化镓 (GaAs) 和锑化铟 (InSb) 等化合物半导体,以及可集成到 IC 芯片中的硅 (Si)。

砷化铟在温度特性和灵敏度之间具有良好的平衡,砷化镓具有稳定的温度特性,而铟锑具有高灵敏度。霍尔元件可分为两种类型,分别检测垂直和水平方向的磁场强度。

2、永磁体

磁性编码器中使用的永磁体的一般形状是在径向和平面方向上磁化的盘形。编码器尺寸和磁体材料可以根据工作磁通密度条件进行选择。

主要使用的材料有铁氧体、钕(Ne-Fe-B)和桑科巴(SmCo)。铁氧体型材料价格便宜,钕型材料又小又轻,萨马科巴型材料具有良好的温度特性。


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