Kas olete kunagi mõelnud, miks üks magnetkodeerija süsteem annab stabiilset ja täpset liikumise tagasisidet, samas kui teine on hädas müra, joondamisviga või varajaste disainimuudatustega? Paljudel juhtudel ei alga erinevus mitte andurist, vaid magnetist.
Püsimagnetkodeerija magnetid on magnetkodeerija sees olevad signaaliallikad. Need kujundavad magnetvälja, mida andur loeb, mis mõjutab otseselt asukoha täpsust, kiiruse tagasisidet, eraldusvõimet ja üldist töökindlust. Seetõttu on õige kodeerimismagneti, magnetilise kodeerimisrõnga või pöörleva koodri magneti valimine nii robootika, mootorite, automaatika ja muude täppissüsteemide puhul väga oluline.
Selles artiklis arutleme, millised on püsimagnetkodeerija magnetid, millised on peamised kaasaegses disainis kasutatavad tüübid, kus neid kasutatakse ja kuidas valida oma projekti jaoks õige variant. Samuti saate teada, kuidas sellised tegurid nagu magneti materjal, pooluste muster ja rakenduse vajadused mõjutavad absoluutse magnetilise kodeerija või inkrementaalse magnetilise kodeerija jõudlust.
Püsimagnetkodeerija magnetid magnetkodeerijas töötavad
Magnetiline pöörlev kodeerija ühendab tavaliselt kolm elementi: püsimagnet, andur ja signaalitöötluselektroonika. Kui võll pöörleb, pöörleb ka magneti väli. Andur tuvastab välja muutused, seejärel muundab need juhtimissüsteemi elektrilisteks signaalideks.
Paljude pöörlevate konstruktsioonide puhul asub püsimagnet mootori võlli otsal. PCB-l olev Halli andur loeb muutuvat välja. Ühes tavalises seadistuses kasutatakse nurgaasendi arvutamiseks kahte andurtelge. Seejärel muudab elektroonika need signaalid digitaalseteks nurgaandmeteks.
Seetõttu on magneti disain nii oluline. Andur suudab lugeda ainult seda, mida magnet loob. Kui väli on nõrk, ebastabiilne või halvasti joondatud, kannatab kodeerija väljund. See on ka põhjus, miks meeskonnad ei tohiks käsitleda magnetit kui üldist kaubaosa.
Levinud on nii Hall-efekt kui ka magnetresistiivne andur. Hall-efektiga kujundused on laialdaselt kasutatavad ja praktilised. Magnettakistuslikud tüübid võivad mõnes süsteemis pakkuda suuremat tundlikkust ja eraldusvõimet. Parem valik sõltub täpsuse eesmärgist, pakendist, müra taluvusest ja kuludest.
Püsimagnetkodeerija magnetite tüübid
Kõige tavalisem magnetkodeerija rõnga formaat on rõngamagnet. See sobib pöörleva liikumisega loomulikult. Samuti loob see pöörleva keha ümber tasakaalustatud välja, mis muudab selle kasulikuks pöörlemisel või võnkumisel. Rõngasmagneteid saab magnetiseerida üle näo, ümbermõõdu või sise- ja välisservadele, olenevalt disaini eesmärgist.
Rõngasmagneti koodrite jaoks eelistatakse sageli siis, kui võlli geomeetria võimaldab keskmist ava. See toetab kompaktset kokkupanekut ja stabiilset pöörlemist. Disainerid hoolivad tavaliselt siseläbimõõdust, välisläbimõõdust, paksusest, pooluste arvust ja magnetiseerimismustrist.
Teine võimalus on ketasmagnetid. Need on lamedad, ümarad ja kasulikud, kui koost vajab lihtsat pöörlevat sihtmärki. Plaat töötab hästi, kui pakiruum on madal. See võib sobida ka mõne pöörleva kodeerija magneti paigutusega, kus rõngas pole vajalik.
Samuti on asjakohased kaar- ja segmenteeritud magnetid. Need on kujundatud nii, et need järgivad ringikujulist rada. Mootoriga seotud sõlmedes aitavad kaare kujundid järgida komponendi kõverust. Mõne kohandatud kodeerija paigutuse korral võivad segmenteeritud või kaardetailid toetada kompaktset pakkimist või kohandatud postide paigutust.
Magnetiseerimise suund on veel üks võtmetüüpi otsus. Aksiaalsel magnetiseeritud kodeerimismagnetil on poolused, mis on paigutatud läbi paksuse. Radiaalne magnetiseeritud kodeerimisrõngas asetab poolused ümber läbimõõdu või ümbermõõdu. Need mustrid muudavad seda, kuidas andur välja näeb, seega tuleks need valida koos anduri asukoha ja õhuvahe kujundusega.
Mitmepooluselised vormingud on samuti olulised. Mitmepooluselise kodeerija magnet kasutab rõnga või ketta ümber mitut põhja-lõuna pooluse paari. See aitab luua korduvat magnetmustrit, mida andur loeb nurga või liikumise jälgimiseks. Praktikas saab rohkem pooluseid toetada signaali peenemat segmenteerimist, kuid ainult siis, kui andur, mehaanika ja elektroonika saavad seda täiendavat detaili hästi kasutada.
Kiire võrdlustabel
Magneti tüüp |
Parim sobivus |
Peamine tugevus |
Peamine ettevaatus |
Magnetkodeerija rõngas |
Pöördvõllid |
Tasakaalustatud pöörlemisväli |
Vajab tihedat sobivust ja joondamist |
Plaadikooderi magnet |
Lamedad paigutused |
Lihtne pakend |
Võib pakkuda vähem paindlikkust kui rõngad |
Kaar / segmenteeritud magnet |
Kumerad sõlmed |
Hea piiratud geomeetria jaoks |
Rohkem kohandatud hankimist |
Mitmepooluseline kodeerija magnet |
Suure detailsusega signaalimustrid |
Parem signaali segmenteerimine |
Raskem taluvuse kontroll |
Magnetkodeerijate tüübid, mis sõltuvad magneti disainist
Magnet üksi ei tööta. See toetab spetsiifilist kodeerija arhitektuuri. Esimene suur jaotus on absoluutne magnetkooder versus inkrementaalne magnetkooder . Absoluutsed süsteemid teatavad igas punktis ainulaadse asukoha väärtuse. Inkrementsüsteemid teatavad liikumise muutustest impulssidena.
B2B ostjate jaoks on see äriline, mitte ainult tehniline otsus. Kui võimsuskao taastamine on oluline, on absoluutsed kujundused sageli turvalisem valik. Kui rakendus vajab peamiselt kiirust või suhtelist liikumist madalama süsteemikuluga, võib piisata ka astmelisest.
Lahutuskeel muutub ka tüübi järgi. Inkrementaalsetes konstruktsioonides kasutatakse sageli PPR-i ehk impulsse pöörde kohta. Absoluutsed kujundused kasutavad tavaliselt biti eraldusvõimet. Kõrgem eraldusvõime võib parandada juhtimise detaile, kuid see ei taga automaatselt kogu süsteemi paremat täpsust. Magneti kvaliteet, paigaldus, joondus ja anduri tüüp on endiselt olulised.
Samuti erinevad pöörlevad ja lineaarsed süsteemid. See artikkel keskendub pöörlevatele rakendustele, kuna püsimagnetkodeerijamagnetid on seal eriti levinud. Pöörlevates süsteemides saab magneti väljamustrist nurkliikumise võrdlusaluseks.
Näpunäide: Paljud meeskonnad keskenduvad liigselt eraldusvõime numbritele ja alakontrollivad joondusviga, mis võib tegelikku jõudlust rohkem kahjustada.
Püsimagnetmaterjalid ja mida need muudavad
Materjali valik mõjutab väljatugevust, temperatuuri käitumist, kulusid, korrosioonikindlust ja valmistatavust. Kodeerijaprojektides on kolm perekonda eriti olulised: NdFeB, ferriit ja SmCo.
NdFeB magneteid hinnatakse laialdaselt kõrge magnetilise tugevuse tõttu. Need on tavalised, kui pakend on kitsas ja põld peab kompaktses ruumis tugevana püsima. Asjakohased materjalid märgivad, et neodüümraudboori peetakse tugevaimaks peamiseks magnetitüübiks ja seda toodetakse tavaliselt paagutamise või sidumise teel.
Ferriitmagnetid võidavad tavaliselt kulu pealt. Samuti pakuvad nad korrosioonikindlust ja head vastupidavust demagnetiseerimisele. Paljud rõngasmagnetid on keraamilised või ferriidid, mistõttu on ferriit eriti oluline kulutundlike koodri magnetrõngaste programmide jaoks. Kompromiss on NdFeB-ga võrreldes madalam magnettugevus.
SmCo magnetid on atraktiivsed nõudlikes termilistes keskkondades. Neil on kõrge koertsitiivsus ja tugev vastupidavus demagnetiseerimisele ning need püsivad temperatuurimuutuste korral stabiilsena. Nende negatiivne külg on rabedus ja kõrgem materjalikulu.
Tootmismarsruut on samuti oluline. Paagutatud magnetid toetavad sageli tugevamat jõudlust, samas kui ühendatud magnetid võivad pakkuda suuremat kuju paindlikkust. Kui teie kodeerija vajab ebatavalist geomeetriat, õhukesi sektsioone või spetsiifilisi integreerimispiiranguid, võib sidumine aidata. Kui prioriteet on maksimaalne väljatugevus, võib sobivam olla paagutatud materjal.
Materjali valiku kokkuvõte
Materjal |
Miks meeskonnad selle valivad? |
Tüüpiline mure |
NdFeB |
Tugev väli väikeses pakendis |
Kontrollida tuleb korrosiooni ja temperatuuri piire |
Ferriit |
Madalam hind, korrosioonikindlus |
Väiksem väljatugevus |
SmCo |
Parem termiline stabiilsus |
Kõrgem hind ja rabedus |
Kus kasutatakse püsimagnetkodeerija magneteid
Püsimagneti kodeerimissüsteeme kasutatakse laialdaselt robootikas ja automatiseerimises. Robotliigendites aitavad need asukoha täpselt tuvastada ja toetavad korratavat liikumisjuhtimist. See on üks põhjus, miks magnetkodeerijad on koostöörobotites ja tööstusrobotites levinud.
Need on olulised ka AGV-des ja AMR-ides. Need masinad vajavad täpset rattajuhtimist ja asendi tagasisidet. Samuti puutuvad nad kokku põrutuste, segase keskkonna ja pideva vibratsiooniga. Magnetkonstruktsioonid on siin atraktiivsed, kuna need võivad nendes tingimustes jääda usaldusväärseks.
Neid kasutavad ka CNC-masinad ja tööstuslikud tööriistad. Need süsteemid vajavad korduvat liikumise tagasisidet lõikamiseks, vormimiseks ja automaatseks liikumiseks. Sellistel juhtudel võib sobiv püsimagnetkooderi seadistus toetada sujuvamat juhtimist ja väiksemat veamäära.
Autotööstuses, meditsiinis ja kosmosetööstuses kasutatavad rakendused kasutavad ka magnetkoodereid. Nendes valdkondades on nii vastupidavus kui ka positsiooni tagasiside kriitilise tähtsusega. Juhtimissüsteemid, elektrimootorid, kirurgilised robotid ja juhtimissüsteemid on kõik näited.
Näpunäide: Karmi keskkonnaga liikumissüsteemid valivad sageli magnetanduri, kuna tolm, õli ja vibratsioon on normaalsed, mitte erandlikud.
Kuidas valida õige magnetkooderi magnet
Hea magnetkodeerija magneti valiku juhend algab rakendusest, mitte magnetikataloogist. Esiteks määrake liikumise tüüp. Kas see on ainult pöörlev? Kas see vajab ühe- või mitmepöördelist tagasisidet? Kas see vajab täpset asukohta pärast voolukadu? Need vastused kitsendavad kodeerija arhitektuuri kiiresti.
Teiseks sobitage geomeetria mehaanikaga. Magnetkooderi rõngas sobib sageli kõige paremini võllipõhiste pöörlevate paigutustega. Plaat võib sobida lamedamate pakenditega. Kaar- või segmenteeritud magnetid võivad aidata, kui disain on kõver või piiratud ruumiga.
Kolmandaks vaadake keskkond hoolikalt üle. Tolm, õli ja vibratsioon võivad toetada magnetilist valikut optilise asemel. Kuid tugevad välised magnetväljad, äärmuslikud temperatuurid ja šokk vajavad siiski hindamist. Isegi magnetsüsteemidel on piirid.
Neljandaks kontrollige süsteemi probleemina täpsust. On selge, et magneti tugevus ja kvaliteet on olulised, aga ka anduri tüüp, joondus ja paigaldus. Kui magnet on tugev, kuid kallutatud, valesti tsentreeritud või halvasti vahedega, võib tulemus siiski nõrk olla.
Viiendaks kontrollige liidese ja hankimise vajadusi. Kui kodeerija tarnitakse OEM-tootes, on tarneaeg, kohandamise tugi ja liidese ühilduvus sama olulised kui töötlemata jõudlus. SPI, SSI ja sarnased väljundid võivad kujundada platvormi ühilduvuse otsuseid.
Praktiline B2B kontrollnimekiri
Esmalt määratlege absoluutsed või inkrementaalsed vajadused.
Järgmisena kinnitage rõnga, ketta või segmenteeritud geomeetria.
Sobitage magnetiseerimismuster anduri paigutusega.
Vaadake üle temperatuuri, vibratsiooni ja häirete oht.
Kontrollige enne käivitamist tegelikud koostu tolerantsid.
Levinud probleemid, kompromissid ja valikuvead
Levinud viga on ostmine ainult eraldusvõime jaoks. Võistkonnad võivad valida kõrgema eraldusvõimega sihtmärgi mustri, seejärel ignoreerida mehaanilist läbijooksu või paigaldusvariatsiooni. See võib parematest pealkirjaspetsifikatsioonidest hoolimata tegelikku täpsust vähendada.
Teine viga on hajuvate magnetväljade ja müraallikate ignoreerimine. Nurgavead võivad tuleneda valest joondusest, kaldest, kõrvalekalduvatest väljadest ja lähedalasuvate elektroonikaseadmete tootmise kõrvalekalletest. Need on süsteemitaseme probleemid, mitte ainult osatasandi probleemid.
Teine oht on materjali mittevastavus. Odav ferriidi valik võib sobida paljude koodrirõngaste jaoks, kuid see ei pruugi sobida kompaktse ja suure väljaga disainiga. Tugevam NdFeB valik võib signaaliprobleeme lahendada, kuid see võib tekitada erinevaid kulu- või temperatuuriprobleeme.
Viimane viga on kodeerija valiku ja magneti valiku käsitlemine eraldi töödena. Need peaksid olema üks töövoog. Magneti kuju, magnetiseerimine, anduri tüüp, liides ja mehaanilised tolerantsid mõjutavad üksteist.
Magnetkooder vs optiline kodeerija
Magnetkodeerijal on määrdunud või karmides keskkondades tavaliselt selge serv. Magnetkodeerijad on tolmu, õli ja vibratsiooni suhtes väga usaldusväärsed, samas kui optilised konstruktsioonid sobivad paremini puhaste ja kontrollitud seadistustega.
Optilised süsteemid võivad pakkuda väga kõrget eraldusvõimet ja täpset mõõtmist. Kuid need võivad vajada ka puhtamaid tingimusi ja hoolikamat hooldust. Magnetsüsteemid võidavad sageli siis, kui tööaeg, vastupidavus ja väiksem hooldus on olulisemad kui tipptasemel optiline täpsus.
Paljude tööstusostjate jaoks on see tegelik otsustamisreegel: valige magnetilisus, kui taimekeskkond on laborikeskkonnast raskem. Valige optika, kui puhas keskkond ja täpsus seda õigustavad.
Järeldus
Püsimagnetkodeerija magnetid on magnetkodeerija süsteemi välja genereeriv tuum. Need määravad, mida andur lugeda suudab, kui stabiilsena signaal püsib ja kui hästi kooder reaalsetes seadmetes töötab.
Enamiku B2B meeskondade jaoks on õige tee lihtne. Alustage rakendusvajadustest. Seejärel valige ühe sobiva süsteemina kodeerija tüüp, magneti geomeetria, materjal ja magnetiseerimismuster. Rõngasmagnetid, ketasmagnetid ja mitmepooluselised konstruktsioonid omavad väärtust, kuid ainult siis, kui need sobivad anduri paigutuse ja töökeskkonnaga.
SDM MAGNETICS saab seda protsessi toetada kohandatud püsimagnetlahendustega. Selle tooted aitavad parandada signaali järjepidevust, kompaktset disaini ja rakenduste sobivust. Ostjatele, kes otsivad usaldusväärset kodeerija jõudlust, on see praktiline väärtus oluline.
KKK
K: Mis on magnetkodeerija magnet?
V: See loob välja, mida andur loeb asukoha ja kiiruse jaoks.
K: Kuidas magnetkodeerija rõngas töötab?
V: See pöörleb andurist mööda ja genereerib loetava poolusmustri.
K: Miks valida optilise asemel magnetkodeerija?
V: See talub karmides tingimustes paremini tolmu, õli ja vibratsiooni.
K: Absoluutne magnetkooder või inkrementaalne magnetkooder?
V: Absoluutne hoiab positsiooni pärast võimsuse kadumist; järkjärguline jälgi liikumise muutusi.
K: Mis mõjutab koodri magneti täpsust?
V: Magneti kvaliteet, pooluste muster, õhuvahe ja joondus on kõik olulised.
