Az automatizált vezérlőrendszerekben a mágneses kódolók úgy működnek, mint a berendezések 'érzőidegei', és pontosan rögzítik a mozgás minden részletét. A megfelelő típus kiválasztása kulcsfontosságú a rendszer hatékony működéséhez.
A modern ipari automatizálásban, a robotikában és az intelligens berendezésekben a mágneses kódolók egyedülálló előnyeik miatt a helyzetérzékelés központi elemeivé váltak. A hagyományos optikai kódolókhoz képest a mágneses kódolók nagyobb környezeti alkalmazkodóképességet, nagyobb megbízhatóságot és kisebb helyigényt kínálnak.
A különféle alkalmazási követelményekkel szemben a mágneses kódolók különböző műszaki utakat és osztályozási módszereket fejlesztettek ki, és mindegyik típusnak megvan a maga egyedi teljesítményjellemzői és megfelelő alkalmazási forgatókönyv.
01 Mágneses kódolók: Működési elv és műszaki előnyök
A mágneses kódolók helyzetérzékelők a mágneses indukció elvén alapuló , amelyek a mágneses tér időszakos változásainak észlelésével mérik a forgási vagy lineáris elmozdulást.
Az alapelemek három részből állnak: egy mágneses mérleg/gyűrű, egy mágneses érzékelő és egy jelfeldolgozó áramkör.
A mágneses skála vagy gyűrű egyenletesen elrendezett N/D mágneses pólusokkal rendelkezik, amelyek periodikus mágneses téreloszlást alkotnak. Ha relatív mozgás lép fel a mágneses skála és az érzékelő között, a mágneses érzékelő elem érzékeli a mágneses tér változását, és megfelelő elektromos jelet ad ki, amelyet az áramkör feldolgozva helyzetinformációkat nyer.
Az optikai kódolókhoz képest a mágneses kódolók számos előnnyel rendelkeznek : erősebb szennyeződés- és rezgésállóság; alkalmazkodás szélesebb hőmérsékleti tartományhoz; egyszerű szerkezet és alacsonyabb költség; stabil munkavégzés zord ipari környezetben.
Ezek a jellemzők a mágneses kódolók széles körű alkalmazásához vezettek olyan területeken, mint az ipari automatizálás, az autóelektronika és a repülés.
02 Osztályozás jelkimenet típusa szerint: Növekményes, Abszolút és Hibrid
Inkrementális mágneses kódolók
Az inkrementális jeladók A és B kétfázisú impulzusjeleket adnak ki 90°-os fáziskülönbséggel ; néhányan Z-fázisú indexjelet is tartalmaznak (fordulatonként egy).
Az impulzusok számának megszámlálásával és az A és B fázis sorrendjének megítélésével meghatározható a relatív elmozdulás és a mozgás iránya.
Előnyök : Egyszerű szerkezet, alacsony költség, magas válaszfrekvencia.
Hátrányok : Áramkimaradás után a pozícióinformációk elvesznek, ezért újra kell helyezni.
Alkalmazások : Folyamatos forgatásra, sebességszabályozásra és egyértelmű referenciapontokkal rendelkező alkalmakra alkalmas.
Abszolút mágneses kódolók
Az abszolút kódoló minden pozíciója egyedi digitális kódnak felel meg . Az áramkimaradás után megőrzi a pozícióinformációkat, és azonnal lekéri az aktuális pozícióértéket bekapcsoláskor.
Egyfordulatú abszolút : 360°-os tartományon belül minden pozíciónak egyedi kódja van; a kód a 360°-os szög túllépése után ismétlődik.
Többfordulatú abszolút : Hozzáadja a fordulatszámot az egyfordulat alapján, kibővítve a mérési tartományt.
Előnyök : Kikapcsolt memória, nincs szükség homingra, megbízható adatok.
Hátrányok : Bonyolult szerkezet, magasabb költség.
Alkalmazások : Nagy megbízhatóságot igénylő területek, mint például robotcsuklók, CNC szerszámgépek és űrrepülés.
Hibrid mágneses kódolók
A hibrid kódolók egyesítik a növekményes és az abszolút típus jellemzőit , és képesek abszolút helyzetinformációt és nagy felbontású inkrementális jeleket is kiadni.
Ez a kialakítás egyensúlyt teremt a rendszer megbízhatósága és precizitása között, és egyre népszerűbb a csúcskategóriás szervorendszerekben és a precíziós mérőberendezésekben.
03 Osztályozás mágneses detektálási elv szerint: Hall-effektus, magnetorezisztív
Hall-effektus kódolók
A Hall-effektus alapján, ha egy áramvezető vezetőt mágneses térbe helyezünk, akkor az áramra és a mágneses térre is merőleges irányban potenciálkülönbség keletkezik.
Jellemzők : Alacsony költség, jó hőmérsékleti jellemzők, hosszú élettartam.
Hiányosságok : Viszonylag alacsony felbontás.
Alkalmazások : Költségérzékeny alkalmazások, például autómotorok és háztartási gépek.
Anizotróp mágneses ellenállású (AMR) kódolók
Használja ki azt a jellemzőt, hogy a ferromágneses anyagok ellenállása külső mágneses térben megváltozik. Az érzékenység több nagyságrenddel nagyobb, mint a Hall elemek.
Jellemzők : Nagy felbontás, széles frekvencia átvitel, stabil hőmérsékleti jellemzők.
Hiányosságok : Mágneses árnyékolást igényel, magasabb költség.
Alkalmazások : Nagy pontosságú szervomotorok, precíziós műszerek.
Óriás mágneses ellenállású (GMR) és alagút mágneses ellenállású (TMR) kódolók
A GMR és a TMR új generációs mágneses érzékelési technológiák, amelyek érzékenysége egy nagyságrenddel nagyobb, mint az AMR.
Jellemzők : Ultra-nagy érzékenység, magas jel-zaj arány, alacsony energiafogyasztás.
Hiányosságok : Összetett eljárás, magas költségek.
Alkalmazások : Ultranagy pontosságú területeken, mint például csúcskategóriás ipari robotok és orvosi berendezések.
04 Szerkezettípus szerinti besorolás: tömör tengely, vaküreges, átmenő üreges
Szilárd tengelyű mágneses kódolók
Az érzékelő fixen csatlakozik a forgó tengelyhez, kompakt szerkezettel, alacsony nyomatékkal és alacsony költséggel.
Alkalmas kis motorokhoz és mikrorobotokhoz, ahol helyszűke van, de a telepítéshez tengelykapcsoló szükséges, és nagy beállítási pontosságot igényel.
Vaküreges (félüreges) mágneses kódolók
Az enkóder zsákfurattal rendelkezik, és közvetlenül a motor tengelyére van felszerelve, egyszerű telepítést és jó megbízhatóságot kínálva. egyik oldalán
Ez a ma leggyakrabban használt szerkezet, amely egyensúlyban tartja a teljesítményt és a költségeket, és széles körben használják szervomotorokban és ipari robotokban.
Üreges (üreges tengelyű) mágneses kódolókon keresztül
Legyen egy központi átmenő lyuk, amely áthatol az egész jeladón , lehetővé téve a kábelek vagy egy tengely áthaladását, kielégítve a speciális telepítési igényeket.
Alkalmas összetett mechanikai szerkezetekhez, például együttműködő robotcsuklókhoz és precíziós forgótányérokhoz.
05 Pontossági fokozat szerinti besorolás: Kereskedelmi, Ipari, Műszer
Kereskedelmi minőségű mágneses kódolók
Felbontás : Általában 12 bit alatt (4096 PPR)
Pontosság : ±1° vagy nagyobb
Üzemi hőmérséklet : 0°C és +70°C között
Alkalmazások : Háztartási készülékek, fogyasztói elektronika, általános motorok
Ipari minőségű mágneses kódolók
Felbontás : 12-16 bit (4096-65536 PPR)
Pontosság : ±0,1° - ±0,5°
Működési hőmérséklet : -40°C - +85°C
Védettség : Tipikusan IP54 vagy magasabb
Alkalmazások : Ipari automatizálás, szervomotorok, elektromos szerszámok
Műszer minőségű mágneses kódolók
Felbontás : 16-24 bit (65536-16777216 PPR)
Pontosság : ±0,01° - ±0,05°
Működési hőmérséklet : -40°C - +110°C
Különleges jellemzők : Ütésállóság, rezgésállóság, EMC-védelem
Alkalmazások : Repülés, űrkutatás, nagy pontosságú tudományos mérés
06 Mágneses kódoló választási útmutató
Alkalmazási követelmények meghatározása
Mozgás típusa : Forgó vagy lineáris mozgás? Folyamatos vagy viszonzó?
Vezérlési követelmények : Pozíciószabályozás, sebességszabályozás vagy mindkettő?
Környezeti feltételek : Hőmérséklet, páratartalom, vibráció, elektromágneses interferencia?
Határozza meg a kulcsparamétereket
Felbontás : A szabályozás pontossági követelményei alapján válassza ki, nem feltétlenül magasabb, ha jobb.
Pontosság : Vegye figyelembe a teljes rendszerhiba-költségvetést.
Válaszgyakoriság : Meg kell felelnie a maximális működési sebesség követelményének.
Kimeneti interfész : Párhuzamos, soros, terepi busz.
Vegye figyelembe a telepítési feltételeket
Helyszűke : Határozza meg a megengedett telepítési méreteket és módszert.
Tengelycsatlakozás : Vegye figyelembe a beállítási követelményeket és a telepítés kényelmét.
Védelmi besorolás : Válassza ki a megfelelő védelmet a környezeti szennyeződések alapján.
Értékelje a gazdasági tényezőket
Költségvetési tartomány : Keresse meg az egyensúlyi pontot a teljesítményigények és a költségek között.
Életciklus költsége : Vegye figyelembe a karbantartás és a csere hosszú távú költségeit.
Szállítási átfutási idő : Biztosítsa az ellátási lánc stabilitását.
07 Mágneses kódolók speciális típusai
Lineáris mágneses kódolók
használható Lineáris elmozdulásmérésre , mágneses skálából és olvasófejből áll.
Előnyök : Nagy mérési tartomány, rugalmas telepítés, erős szennyeződésállóság.
Alkalmazások : CNC szerszámgépek, koordináta mérőgépek, lineáris motorok.
Többfordulatú abszolút mágneses kódolók
Használjon Wiegand energiabegyűjtő technológiát vagy fogaskerék-átviteli mechanizmusokat a mechanikus többfordulatszámlálás eléréséhez.
Jellemzők : Akkumulátor nélkül képes megőrizni a többfordulatú helyzetinformációkat áramkimaradás után.
Alkalmazási területek : Szélturbina-állásrendszerek, kikötői gépek, mérnöki gépek.
Kétsávos mágneses kódolók
rendelkezik Két független mágneses érzékelő egységgel , amelyek egyszerre két jelet tudnak kiadni.
Előnyök : A redundáns kialakítás növeli a megbízhatóságot; a kettős jel megkönnyíti a hibakompenzációt.
Alkalmazások : Biztonságkritikus rendszerek, nagy megbízhatóságot igénylő különleges alkalmakkor.
A mágneses anyagok, integrált áramkörök és jelfeldolgozó technológiák fejlődésével a mágneses kódolók egyre nagyobb pontosság, kisebb méret és nagyobb intelligencia irányába fejlődnek..
Az innovatív technológiák, mint például az új TMR mágneses érzékelő elemek, az intelligens öndiagnosztikai funkciók és az integrált hajtásvezérlő kialakítások folyamatosan bővítik a mágneses kódolók alkalmazási határait.
A jövőbeni Ipar 4.0 és az intelligens gyártás összefüggésében a mágneses kódolók, mint berendezések 'érzékszervi idegei' egyre hangsúlyosabbá válik, pontosabb és megbízhatóbb helyzetérzékelési képességeket biztosítva az intelligens berendezések számára.
