Automatiseeritud juhtimissüsteemides toimivad magnetkodeerijad nagu seadmete 'sensoorsed närvid', jäädvustades täpselt iga liikumise detaili. Õige tüübi valimine on süsteemi tõhusa toimimise tagamiseks ülioluline.
Kaasaegses tööstusautomaatikas, robootikas ja intelligentsetes seadmetes on magnetkodeerijatest saanud asukoha tuvastamise põhikomponendid tänu nende ainulaadsetele eelistele. Võrreldes traditsiooniliste optiliste kodeerijatega pakuvad magnetkoodrid keskkonnaga paremini kohanemisvõimet, suuremat töökindlust ja väiksemat jalajälge.
Erinevate rakendusnõuetega silmitsi seistes on magnetkodeerijad välja töötanud erinevad tehnilised võimalused ja klassifitseerimismeetodid, kusjuures igal tüübil on oma ainulaadsed jõudlusnäitajad ja sobivad rakendusstsenaariumid.
01 Magnetkodeerijad: tööpõhimõte ja tehnilised eelised
Magnetkodeerijad on asendiandurid magnetilise induktsiooni põhimõttel põhinevad , mis mõõdavad pöörlevat või lineaarset nihet, tuvastades perioodilisi muutusi magnetväljas.
Põhikomponendid sisaldavad kolme osa: magnetkaal/rõngas, magnetandur ja signaalitöötlusahel.
Magnetskaalal või -rõngal on ühtlaselt paigutatud N/S magnetpoolused, mis moodustavad perioodilise magnetvälja jaotuse. Kui magnetskaala ja anduri vahel toimub suhteline liikumine, tuvastab magnetiline andurelement magnetvälja muutuse ja väljastab vastava elektrisignaali, mida vooluahel seejärel asukohateabe saamiseks töötleb.
Võrreldes optiliste kodeerijatega on magnetkodeerijatel mitmeid eeliseid : suurem vastupidavus saastumisele ja vibratsioonile; kohanemine laiema temperatuurivahemikuga; lihtne struktuur ja madalam hind; võime töötada stabiilselt karmides tööstuskeskkondades.
Need omadused on toonud kaasa magnetkodeerijate laialdase kasutamise sellistes valdkondades nagu tööstusautomaatika, autoelektroonika ja kosmosetööstus.
02 Klassifikatsioon signaali väljundi tüübi järgi: inkrementaalne, absoluutne ja hübriid
Inkrementaalsed magnetkodeerijad
Inkrementaalkoodrid väljastavad A ja B kahefaasilisi impulsssignaale 90° faaside erinevusega ; mõned sisaldavad ka Z-faasi indeksi signaali (üks pöörde kohta).
Loendades impulsside arvu ja hinnates A- ja B-faaside järjestust, saab määrata suhtelise nihke ja liikumissuuna.
Eelised : Lihtne struktuur, madal hind, kõrge reageerimissagedus.
Puudused : asukohateave kaob pärast voolukatkestust, mistõttu on vaja uuesti seadistada.
Kasutusalad : sobib pidevaks pöörlemiseks, kiiruse reguleerimiseks ja selgete võrdluspunktide korral.
Absoluutsed magnetkodeerijad
Absoluutkooderi iga asukoht vastab ainulaadsele digitaalsele koodile . See säilitab asukohateabe pärast toitekadu ja saab sisselülitamisel kohe praeguse asukoha väärtuse.
Ühe pöörde absoluutne : 360° ulatuses on igal asendil kordumatu kood; kood tsüklib pärast 360° ületamist.
Multi-Turn Absolute : lisab pöörete loendamise ühe pöörde põhjal, laiendades mõõtmisvahemikku.
Eelised : väljalülitatud mälu, pole vaja kodutamist, usaldusväärsed andmed.
Puudused : keeruline struktuur, kõrgem hind.
Kasutusalad : suurt töökindlust nõudvad valdkonnad, nagu robotliigendid, CNC-tööpingid ja kosmosetööstus.
Hübriidsed magnetkodeerijad
Hübriidkoodrid ühendavad inkrementaalsete ja absoluutsete tüüpide funktsioone , mis on võimelised väljastama nii absoluutse asukoha teavet kui ka kõrge eraldusvõimega inkrementaalseid signaale.
See disain tasakaalustab süsteemi töökindluse ja täpsuse ning on muutumas üha populaarsemaks tipptasemel servosüsteemides ja täppismõõtmisseadmetes.
03 Klassifikatsioon magnettuvastuspõhimõtte järgi: Halli efekt, magnetresistiivne
Halli efekti kodeerijad
Halli efekti alusel, kui voolu juhtiv juht asetada magnetvälja, tekib potentsiaalide erinevus suunas, mis on risti nii voolu kui ka magnetväljaga.
Omadused : madal hind, head temperatuuriomadused, pikk kasutusiga.
Puudused : suhteliselt madal eraldusvõime.
Rakendused : kulutundlikud rakendused, nagu automootorid ja kodumasinad.
Anisotroopsed magnetoresistiivsed (AMR) kodeerijad
Kasutage omadust, et ferromagnetiliste materjalide eritakistus välises magnetväljas muutub. Tundlikkus on mitu suurusjärku kõrgem kui Halli elementidel.
Omadused : Kõrge eraldusvõime, lai sagedusreaktsioon, stabiilsed temperatuuriomadused.
Puudused : vajab magnetvarjestust, kõrgem hind.
Kasutusalad : ülitäpsed servomootorid, täppisinstrumendid.
Hiiglaslikud magnetresistiivsed (GMR) ja tunnelmagnetresistiivsed (TMR) kodeerijad
GMR ja TMR on uue põlvkonna magnettuvastustehnoloogiad, mille tundlikkus on suurusjärgu võrra kõrgem kui AMR.
Omadused : ülikõrge tundlikkus, kõrge signaali-müra suhe, madal energiatarve.
Puudused : keeruline protsess, kõrge hind.
Kasutusalad : ülikõrge täpsusega väljad, nagu tipptasemel tööstusrobotid ja meditsiiniseadmed.
04 Klassifikatsioon konstruktsiooni tüübi järgi: täisvõll, pimeõõnes, läbiv õõnes
Tahke võlliga magnetkodeerijad
Andur on fikseeritult ühendatud pöörleva võlliga, millel on kompaktne struktuur, madal pöördemoment ja madal hind.
Sobib väikestele mootoritele ja mikrorobotitele, millel on vähe ruumi, kuid paigaldamine nõuab sidurit ja suurt joondamise täpsust.
Pimeõõnes (poolõõnes) magnetkodeerijad
Kooderi ühel küljel on pime auk ja see on otse mootori võllile paigaldatud, pakkudes lihtsat paigaldamist ja head töökindlust.
See on tänapäeval kõige sagedamini kasutatav struktuur, mis tasakaalustab jõudlust ja kulusid ning seda kasutatakse laialdaselt servomootorites ja tööstusrobotites.
Läbi õõnsate (õõnesvõlli) magnetkodeerijate
Keskne läbiv auk, mis tungib läbi kogu kodeerija , võimaldab kaablite või võlli läbimist, mis vastab paigaldamise erivajadustele.
Sobib keerukate mehaaniliste konstruktsioonide jaoks, nagu näiteks robotliigendid ja täppisplaadid.
05 Klassifikatsioon täpsusastme järgi: kaubanduslik, tööstuslik, instrument
Kaubandusliku kvaliteediga magnetkodeerijad
Eraldusvõime : tavaliselt alla 12 bitti (4096 PPR)
Täpsus : ±1° või rohkem
Töötemperatuur : 0°C kuni +70°C
Kasutusalad : kodumasinad, olmeelektroonika, üldmootorid
Tööstusliku kvaliteediga magnetkodeerijad
Eraldusvõime : 12-16 bitti (4096-65536 PPR)
Täpsus : ±0,1° kuni ±0,5°
Töötemperatuur : -40°C kuni +85°C
Kaitseaste : Tavaliselt IP54 või kõrgem
Kasutusalad : Tööstusautomaatika, servomootorid, elektritööriistad
Instrumendi klassi magnetkodeerijad
Eraldusvõime : 16-24 bitti (65536-16777216 PPR)
Täpsus : ±0,01° kuni ±0,05°
Töötemperatuur : -40°C kuni +110°C
Eriomadused : löögikindlus, vibratsioonikindlus, elektromagnetilise ühilduvuse kaitse
Kasutusalad : lennundus, kosmose-, ülitäpne teaduslik mõõtmine
06 Magnetkodeerija valiku juhend
Määratlege rakenduse nõuded
Liikumise tüüp : pöörlev või lineaarne liikumine? Pidev või edasi-tagasi liikuv?
Juhtimisnõuded : asendi juhtimine, kiiruse juhtimine või mõlemad?
Keskkonnatingimused : temperatuur, niiskus, vibratsioon, elektromagnetilised häired?
Määrake võtmeparameetrid
Eraldusvõime : valige vastavalt kontrolli täpsusnõuetele, mitte tingimata kõrgem, seda parem.
Täpsus : võtke arvesse süsteemi üldist veaeelarvet.
Reageerimissagedus : peab vastama maksimaalse töökiiruse nõudele.
Väljundliides : Paralleel-, jada-, väljasiin.
Kaaluge paigaldustingimusi
Ruumipiirangud : määrake kindlaks lubatud paigaldusmõõtmed ja -meetod.
Võlli ühendus : arvestage joondusnõuetega ja paigaldamise mugavusega.
Kaitseaste : valige sobiv kaitse keskkonna saasteainete põhjal.
Hinnake majanduslikke tegureid
Eelarve vahemik : leidke tasakaalupunkt jõudlusvajaduste ja kulude vahel.
Elutsükli maksumus : arvestage hoolduse ja asendamise pikaajaliste kuludega.
Tarneaeg : tagage tarneahela stabiilsus.
07 Magnetkodeerijate eritüübid
Lineaarsed magnetkodeerijad
Kasutatakse lineaarse nihke mõõtmiseks , mis koosneb magnetskaalast ja lugemispeast.
Eelised : suur mõõtmisulatus, paindlik paigaldus, tugev saastekindlus.
Kasutusalad : CNC-tööpingid, koordinaatmõõtemasinad, lineaarmootorid.
Mitme pöördega absoluutmagnetkodeerijad
Kasutage Wiegandi energia kogumise tehnoloogiat või ülekandemehhanisme, et saavutada mehaaniline mitme pöörde loendus.
Omadused : suudab säilitada mitme pöörde asukohateavet pärast voolukadu ilma akut kasutamata.
Kasutusalad : Tuuleturbiinide tõususüsteemid, sadamamasinad, insener-masinad.
Kahe rajaga magnetkodeerijad
Sellel on kaks sõltumatut magnettuvastusseadet , mis suudavad korraga väljastada kahte signaali.
Eelised : üleliigne disain parandab töökindlust; topeltsignaalid hõlbustavad vea kompenseerimist.
Kasutusalad : Ohutuskriitilised süsteemid, erilistel juhtudel, mis nõuavad suurt töökindlust.
Magnetmaterjalide, integraallülituste ja signaalitöötlustehnoloogiate edusammudega arenevad magnetkodeerijad suurema täpsuse, väiksema suuruse ja intelligentsema poole..
Uuenduslikud tehnoloogiad, nagu uued TMR-i magnetanduri elemendid, intelligentsed enesediagnostika funktsioonid ja integreeritud ajamijuhtimiskonstruktsioonid, laiendavad pidevalt magnetkooderite rakenduspiire.
Tulevase Tööstus 4.0 ja nutika tootmise kontekstis muutub magnetkodeerijate tähtsus seadmete 'sensoorseteks närvideks' järjest olulisemaks, pakkudes intelligentsetele seadmetele täpsemaid ja usaldusväärsemaid asukoha tajumise võimalusi.
