העיקרון העובד של מקודד מגנטי

מַגנֶטִי מקודדים , טכנולוגיה מתוחכמת ואמינה במערכות בקרת תנועה, ממלאים תפקיד מרכזי במדידה מדויקת של מיקום זוויתי, מהירות וכיוון של פירים מסתובבים. העיקרון התפעולי שלהם מבוסס על האינטראקציה בין מגנט למערך חיישנים, וממנף את התכונות הבסיסיות של המגנטיות לתרגום תנועה מכנית לאותות דיגיטליים. להלן חקר מעמיק של אופן הפעולה של מקודדים מגנטיים, מכוסה במבוא של 800 מילים.

סקירה כללית של מקודדים מגנטיים

מקודדים מגנטיים מורכבים בעיקר משני רכיבי מפתח: דיסק מגנטי (או טבעת) ומכלול חיישנים. הדיסק המגנטי, המחובר לעיתים קרובות לפיר המסתובב, ממגנט בתבנית מדויקת של קוטבים צפון ודרום לסירוגין, המכונה מסלול מגנטי. דפוס זה יכול להיות רדיאלי, קונצנטרי או מעוצב בהתאמה אישית כך שיתאים לדרישות יישום ספציפיות. מכלול החיישנים, בדרך כלל חיישן חיישן אפקט איל או מערך חיישנים מגנטוריסטי (MR), הוא נייח ומוצב קרוב לדיסק המגנטי. כאשר הפיר מסתובב, השדה המגנטי מהדיסק משתנה, ומעורר שינויים בתפוקת החיישן.

עיקרון עבודה

הקסם המבצעי של מקודדים מגנטיים טמון בגילוי וריאציות שדה מגנטי אלה. כאשר הדיסק המגנטי מסתובב, מערך החיישן מגלה את המעברים בין פולנים צפון ודרום. כל מעבר מוט מפעיל שינוי אות בחיישן, המעובד אז על ידי אלקטרוניקה בתוך המקודד ליצירת פולסים דיגיטליים. מספר הפולסים הללו, שנספר לאורך תקופה, מתאם ישירות לעקירה הזוויתית של הפיר, ומספק משוב בעמדות ברזולוציה גבוהה.

חיישני אפקט הול

בדרך כלל משתמשים בחיישני אפקט הול בגלל החוסן והרגישות שלהם לשדות מגנטיים. מכיוון שחוזק השדה המגנטי משתנה עם הקטבים החולפים, חיישן האולם מייצר מתח ביחס לשינוי זה. לאחר מכן אות אנלוגי זה מותנה ומומר לפולסים דיגיטליים, לרוב באמצעות ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC). הרזולוציה של המקודד, המתבטאת בקטעים או קווים לכל מהפכה (LPR), תלויה במספר זוגות המוט בדיסק המגנטי וברגישות של מערך חיישן האולם.

חיישני מגנטורסיסטיים (MR)

חיישנים מגנטוריסטיים מציעים אפשרות טכנולוגית נוספת, וממנפים שינויים בהתנגדות חשמלית בתגובה לשונות שדה מגנטי. חיישני MR יכולים להיות מדויקים יותר ופחות רגישים לשינויי טמפרטורה בהשוואה לחיישני אפקט הול, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים בעלי דיוק גבוה. בדומה לחיישני אולם, חיישני MR ממירים מעברי שדה מגנטי לאותות חשמליים, המעובדים אז לתפוקות דיגיטליות.

עיבוד אות ותיקון שגיאות

כדי להבטיח דיוק, מקודדים מגנטיים משלבים אלגוריתמים לעיבוד אותות מתוחכמים. אלגוריתמים אלה לא רק סופרים את הפולסים אלא גם מבצעים איתור ותיקון שגיאות, ומקלים את ההשפעה של רעש חשמלי או פגמים מכניים. קידוד ריבוע, בו נוצרים שני אותות שקוזזים על ידי 90 מעלות, מאפשר חישת כיוון ושיפור דיוק המיקום באמצעות אינטרפולציה בין פולסים.

יתרונות ויישומים

מקודדים מגנטיים ידועים בעמידותם ובאמינותם, מכיוון שהם אינם מסתמכים על רכיבים אופטיים הרגישים לבעיות לכלוך, פסולת או יישור. הם מצטיינים בסביבות קשות, כולל אלה עם טמפרטורות גבוהות, תנודות או חשיפה לנוזלים ומזהמים. יישומים משתרעים על מגוון רחב, החל מאוטומציה תעשייתית ורובוטיקה ועד מערכות רכב ובקרות אווירית, כאשר הדיוק, האמינות והחוסן הסביבתי הם בעלי חשיבות עליונה.

לסיכום, מקודדים מגנטיים רותמים את עקרונות המגנטיות וטכנולוגיית חיישנים מתקדמים כדי לספק משוב חזק ברזולוציה גבוהה החיוניים לבקרת תנועה מדויקת. הפשטות התפעולית שלהם, בשילוב חוסן כנגד אתגרים סביבתיים, הופכת אותם למרכיב חיוני במספר מערכות תעשייתיות ומכניות, מה שמניע חדשנות ויעילות במגזרים שונים.