Gondolkozott már azon, hogy az egyik mágneses kódoló rendszer miért ad stabil, pontos visszajelzést a mozgásról, míg a másik miért küzd zajjal, eltolódással vagy korai tervezési változtatásokkal? A különbség sok esetben nem az érzékelőnél, hanem a mágnesnél kezdődik.
Az állandó mágneses kódoló mágnesek a jelforrások a mágneses kódoló belsejében. Ezek alakítják az érzékelő által leolvasott mágneses mezőt, ami közvetlenül befolyásolja a pozíció pontosságát, a sebesség-visszacsatolást, a felbontást és az általános megbízhatóságot. Ezért nagyon fontos a megfelelő kódolómágnes, mágneses kódológyűrű vagy forgó kódolómágnes kiválasztása a robotikában, a motorokban, az automatizálásban és más precíziós rendszerekben.
Ebben a cikkben megvitatjuk, hogy mik az állandó mágneses kódoló mágnesek, a modern kialakításokban használt fő típusok, hol alkalmazzák őket, és hogyan válasszuk ki a megfelelő opciót a projekthez. Azt is megtudhatja, hogy az olyan tényezők, mint a mágnes anyaga, a pólusminta és az alkalmazási igények hogyan befolyásolják az abszolút mágneses kódoló vagy az inkrementális mágneses kódoló teljesítményét.
Hogyan működnek az állandó mágneses kódoló mágnesei a mágneses kódolóban
A mágneses forgó jeladó általában három elemet kombinál: állandó mágnest, érzékelőt és jelfeldolgozó elektronikát. Ahogy a tengely forog, a mágnes tere is forog. Az érzékelő érzékeli a térváltozásokat, majd elektromos jelekké alakítja át a vezérlőrendszer számára.
Sok forgó kivitelben az állandó mágnes a motor tengelycsúcsán helyezkedik el. A PCB-n lévő Hall-érzékelő leolvassa a változó mezőt. Egy általános beállításban két érzékelő tengelyt használnak a szöghelyzet kiszámításához. Az elektronika ezután ezeket a jeleket digitális szögadatokká alakítja.
Ez az oka annak, hogy a mágneses kialakítás olyan sokat számít. Az érzékelő csak azt tudja leolvasni, amit a mágnes létrehoz. Ha a mező gyenge, instabil vagy rosszul igazított, a kódoló kimenete szenved. Ez az oka annak is, hogy a csapatoknak nem szabad általános árualkatrészként kezelniük a mágnest.
A Hall-effektus és a mágneses ellenállású érzékelés egyaránt gyakori. A Hall-effektusokat széles körben használják és praktikusak. A mágneses ellenállású típusok bizonyos rendszerekben nagyobb érzékenységet és felbontást kínálnak. A jobb választás a pontosságtól, a csomagolástól, a zajtűréstől és a költségektől függ.
Az állandó mágneses kódoló mágnesek típusai
A leggyakoribb A mágneses kódoló gyűrűformátuma a gyűrűmágnes. Természetesen illeszkedik a forgó mozgáshoz. Ezenkívül kiegyensúlyozott mezőt hoz létre a forgó test körül, ami hasznossá teszi a forgást vagy az oszcillációt. A gyűrűmágnesek a tervezési céltól függően mágnesezhetők az arcfelületen, a kerületen, vagy a belső és külső széleken.
A jeladó a gyűrűs mágnest, ha a tengely geometriája lehetővé teszi a központi furatot. alkalmazásokhoz gyakran előnyben részesítik Támogatja a kompakt összeszerelést és a stabil forgási leolvasást. A tervezők általában törődnek a belső átmérővel, a külső átmérővel, a vastagsággal, a pólusszámmal és a mágnesezési mintával.
A lemezmágnesek egy másik lehetőség. Laposak, kerekek, és akkor hasznosak, ha az összeállításhoz egyszerű forgó célpontra van szükség. Egy lemez jól működik, ha a csomagban rendelkezésre álló hely sekély. Néhány is megfelelhet, forgó kódoló mágneses elrendezéshez ahol nincs szükség gyűrűre.
Az íves és szegmentált mágnesek szintén relevánsak. Úgy vannak kialakítva, hogy körpályát kövessenek. A motorral kapcsolatos összeállításokban az ív alakjai segítenek az alkatrész görbületéhez igazodni. Egyes egyedi kódolóelrendezéseknél a szegmentált vagy íves darabok támogatják a kompakt csomagolást vagy a testre szabott oszlopelhelyezést.
A mágnesezés iránya egy másik kulcsfontosságú döntés. Az axiális mágnesezett kódoló mágnes pólusai a vastagságon keresztül vannak elrendezve. A sugárirányban mágnesezett kódológyűrű a pólusokat az átmérő vagy a kerület körül helyezi el. Ezek a minták megváltoztatják, hogy az érzékelő hogyan látja a mezőt, ezért ezeket az érzékelő helyzetével és a légrés kialakításával együtt kell kiválasztani.
A többpólusú formátumok is számítanak. A többpólusú kódoló mágnes több észak-déli póluspárt használ a gyűrű vagy a korong körül. Ez segít létrehozni az ismétlődő mágneses mintát, amelyet az érzékelő olvas le a szög vagy a mozgás követéséhez. A gyakorlatban több pólus is támogatja a finomabb jelszegmentálást, de csak akkor, ha az érzékelő, a mechanika és az elektronika jól tudja használni ezt az extra részletet.
Gyors összehasonlító táblázat
Mágnes típus |
Legjobb illeszkedés |
Fő erőssége |
Fő óvatosság |
Mágneses kódoló gyűrű |
Forgó tengelyek |
Kiegyensúlyozott forgástér |
Szoros illeszkedést és igazítást igényel |
Lemezkódoló mágnes |
Lapos elrendezések |
Egyszerű csomagolás |
Kevesebb rugalmasságot kínálhat, mint a gyűrűk |
Ív / szegmentált mágnes |
Ívelt szerelvények |
Jó a korlátozott geometriához |
Több egyedi beszerzés |
Többpólusú kódoló mágnes |
Nagy részletességű jelminták |
Jobb jelszegmentálás |
Keményebb toleranciaszabályozás |
Mágneses kódoló típusok, amelyek a mágnes kialakításától függenek
A mágnes nem működik egyedül. Egy adott kódoló architektúrát támogat. Az első nagy felosztás az abszolút mágneses kódoló és az inkrementális mágneses kódoló . Az abszolút rendszerek minden ponton egyedi pozícióértéket jelentenek. A növekményes rendszerek a mozgásváltozásokat impulzusként jelzik.
A B2B vásárlók számára ez kereskedelmi döntés, nem csupán technikai. Ha az áramkimaradás helyreállítása számít, az abszolút kialakítás gyakran a biztonságosabb választás. Ha az alkalmazásnak elsősorban sebességre vagy relatív mozgásra van szüksége alacsonyabb rendszerköltség mellett, akkor a növekmény elegendő lehet.
A felbontás nyelve is típusonként változik. A növekményes kialakítások gyakran PPR-t vagy fordulatonkénti impulzusokat használnak. Az abszolút tervek általában bitfelbontást használnak. A nagyobb felbontás javíthatja a vezérlés részleteit, de nem garantálja automatikusan az egész rendszer jobb pontosságát. A mágnes minősége, telepítése, beállítása és az érzékelő típusa továbbra is számít.
A forgó és lineáris rendszerek is különböznek egymástól. Ez a cikk a forgó alkalmazásokra összpontosít, mivel az állandó mágneses kódoló mágnesek különösen gyakoriak ott. A forgó rendszerekben a mágnesből származó términtázat válik a szögmozgás referenciapontjává.
Tipp: Sok csapat túlzottan összpontosít a felbontási számokra és az alulellenőrzött igazítási hibákra, ami jobban ronthatja a valós teljesítményt.
Állandó mágneses anyagok és mit változtatnak
Az anyagválasztás befolyásolja a térerősséget, a hőmérsékleti viselkedést, a költségeket, a korrózióállóságot és a gyárthatóságot. A kódoló projektekben három család különösen fontos: NdFeB, ferrit és SmCo.
Az NdFeB mágneseket széles körben értékelik nagy mágneses erőssége miatt. Gyakoriak, ha a csomagolás szűk, és a mezőnek erősnek kell maradnia egy kompakt helyen. A vonatkozó anyagok megjegyzik, hogy a neodímium vasbórt a legerősebb fő mágnestípusnak tekintik, és általában szintereléssel vagy ragasztással állítják elő.
A ferritmágnesek általában a költségekkel nyernek. Korrózióállóságot és jó lemágnesezési ellenállást is kínálnak. Sok gyűrűs mágnes kerámia vagy ferrit, ami miatt a ferrit különösen fontos a költségérzékeny kódoló mágnesgyűrűs programokban. A kompromisszum az NdFeB-hez képest alacsonyabb mágneses erő.
Az SmCo mágnesek vonzóak az igényes termikus környezetben. Nagy koercitív és erős lemágnesezési ellenállással rendelkeznek, és hőmérséklet-változás mellett is stabilak maradnak. Hátránya a ridegség és a magasabb anyagköltség.
A gyártási útvonal is számít. A szinterezett mágnesek gyakran támogatják az erősebb teljesítményt, míg a ragasztott mágnesek nagyobb rugalmasságot biztosítanak az alakra. Ha a kódolónak szokatlan geometriára, vékony szakaszokra vagy speciális integrációs megszorításokra van szüksége, a kötés segíthet. Ha a maximális térerősség az elsődleges, a szinterezett anyag alkalmasabb lehet.
Anyagválasztási összefoglaló
Anyag |
Miért választják a csapatok? |
Tipikus gond |
NdFeB |
Erős mezőny kis kiszerelésben |
Ellenőrizni kell a korróziós és hőmérsékleti határokat |
Ferrit |
Alacsonyabb költség, korrózióállóság |
Alacsonyabb térerősség |
SmCo |
Jobb hőstabilitás |
Magasabb költség és törékenység |
Ahol állandó mágneses kódoló mágneseket használnak
Az állandó mágneses kódolórendszereket széles körben használják a robotikában és az automatizálásban. A robotcsuklókban segítik a helyzet pontos felismerését és támogatják az ismételhető mozgásvezérlést. Ez az egyik oka annak, hogy a mágneses kódolók gyakoriak az együttműködő robotokban és az ipari robotokban.
Az AGV-kben és az AMR-ekben is fontosak. Ezeknek a gépeknek pontos kerékkormányzásra és helyzetvisszajelzésre van szükségük. Sokknak, zsúfolt környezettel és állandó vibrációval is szembesülnek. A mágneses kialakítás azért vonzó itt, mert ilyen körülmények között megbízhatóak maradhatnak.
CNC gépek és ipari szerszámok is használják ezeket. Ezeknek a rendszereknek megismételhető mozgás-visszacsatolásra van szükségük a vágáshoz, alakításhoz és automatizált mozgáshoz. Ezekben az esetekben a megfelelő állandó mágneses kódoló beállítása simább szabályozást és alacsonyabb hibaarányt biztosít.
Az autóipari, orvosi és repülőgépipari alkalmazások is használnak mágneses kódolókat. Ezeken a területeken a tartósság és a helyzet visszajelzése egyaránt kritikus. Példa erre a kormányrendszerek, az elektromos motorok, a sebészeti robotok és a vezérlőrendszerek.
Tipp: A durva környezetű mozgásrendszerek gyakran választják a mágneses érzékelést, mert a por, az olaj és a rezgés normális, nem kivételes.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő mágneses kódoló mágnest
Egy jó A mágneses kódoló mágnesválasztási útmutatója az alkalmazással kezdődik, nem a mágneskatalógussal. Először határozza meg a mozgás típusát. Csak forgós? Egyfordulós vagy többfordulatos visszacsatolás kell hozzá? Szüksége van pontos pozícióra áramkimaradás után? Ezek a válaszok gyorsan szűkítik a kódoló architektúrát.
Másodszor, illessze a geometriát a mechanikához. A mágneses kódológyűrű gyakran illeszkedik a legjobban a tengely alapú forgó elrendezésekhez. Laposabb csomagokba is beleférhet egy lemez. Az íves vagy szegmentált mágnesek segíthetnek, ha a kialakítás ívelt vagy korlátozott.
Harmadszor, alaposan tekintse át a környezetet. A por, az olaj és a vibráció támogathatja a mágneses választást az optikai helyett. Az erős külső mágneses mezőket, a szélsőséges hőmérsékleteket és a sokkot azonban még értékelni kell. Még a mágneses rendszereknek is vannak határai.
Negyedszer, a pontosság ellenőrzése rendszerproblémaként. Nyilvánvaló, hogy a mágnes erőssége és minősége számít, de az érzékelő típusa, beállítása és telepítése is. Ha a mágnes erős, de meg van dőlve, rosszul van központosítva vagy rosszul van rés, az eredmény továbbra is gyenge lehet.
Ötödször, ellenőrizze az interfész és a beszerzési igényeket. Ha a kódolót OEM-termékben szállítják, akkor az átfutási idő, a testreszabási támogatás és az interfész-kompatibilitás ugyanolyan fontos, mint a nyers teljesítmény. SPI, SSI és hasonló kimenetek alakíthatják a platformkompatibilitási döntéseket.
Gyakorlati B2B ellenőrzőlista
Először határozza meg az abszolút vagy növekményes szükségleteket.
Ezután erősítse meg a gyűrűt, a lemezt vagy a szegmentált geometriát.
Illessze a mágnesezési mintát az érzékelő elrendezéséhez.
Tekintse át a hőmérsékletet, a vibrációt és az interferencia kockázatát.
Indítás előtt ellenőrizze a valós összeszerelési tűréshatárokat.
Gyakori problémák, kompromisszumok és kiválasztási hibák
Gyakori hiba, hogy csak felbontás miatt vásárolunk. A csapatok választhatnak egy nagyobb felbontású célmintát, majd figyelmen kívül hagyják a mechanikus kifutást vagy a szerelési eltéréseket. Ez csökkentheti a valós pontosságot a jobb címoldali specifikációk ellenére.
Egy másik hiba a szórt mágneses mezők és zajforrások figyelmen kívül hagyása. A szöghibák oka lehet az elmozdulás, a dőlés, a kósza mezők és a közeli elektronika gyártási eltérései. Ezek rendszerszintű problémák, nem csak részszintű problémák.
Egy másik kockázat az anyagi eltérés. Az olcsó ferrit választás sok kódológyűrűhöz megfelelő lehet, de lehet, hogy nem illeszkedik egy kompakt, nagy térerejű kialakításhoz. Egy erősebb NdFeB opció megoldhatja a jelproblémákat, de különböző költségekkel vagy hőmérséklettel kapcsolatos problémákat okozhat.
Az utolsó hiba az, hogy a kódoló- és a mágnesválasztást külön feladatként kezeljük. Egy munkafolyamatnak kell lenniük. A mágnes alakja, a mágnesezettség, az érzékelő típusa, az interfész és a mechanikai tűrések mind hatással vannak egymásra.
Mágneses kódoló vs optikai kódoló
A mágneses kódolónak általában tiszta éle van piszkos vagy zord környezetben. A mágneses kódolók nagyon megbízhatóak a porral, olajjal és rezgésekkel szemben, míg az optikai kialakítások jobban megfelelnek a tiszta, ellenőrzött beállításoknak.
Az optikai rendszerek nagyon nagy felbontást és pontos mérést kínálnak. De szükségük lehet tisztább körülményekre és gondosabb karbantartásra is. A mágneses rendszerek gyakran nyernek, ha az üzemidő, a robusztusság és az alacsonyabb karbantartási igény többet jelent, mint a csúcsminőségű optikai pontosság.
Sok ipari vásárló számára ez az igazi döntési szabály: válassza a mágnest, ha az üzemi környezet keményebb, mint a laboratóriumi környezet. Válassza az optikai elemet, ha a tiszta környezet és a pontosság igénye indokolja.
Következtetés
A permanens mágneses kódoló mágnesek a mezőgeneráló magja mágneses kódolórendszer . Meghatározzák, hogy az érzékelő mit tud olvasni, mennyire marad stabil a jel, és milyen jól teljesít a kódoló a valós berendezésekben.
A legtöbb B2B csapat számára a helyes út egyszerű. Kezdje az alkalmazási igényekből. Ezután válassza ki a kódoló típusát, a mágnes geometriáját, az anyagot és a mágnesezési mintát egy megfelelő rendszerként. A gyűrűs mágnesek, a lemezmágnesek és a többpólusú kialakítások mindegyike értékes, de csak akkor, ha illeszkednek az érzékelő elrendezéséhez és a működési környezethez.
Az SDM MAGNETICS személyre szabott állandó mágneses megoldásokkal támogatja ezt a folyamatot. Termékei javítják a jelek konzisztenciáját, a kompakt kialakítást és az alkalmazásokhoz való illeszkedést. A megbízható kódolóteljesítményt kereső vásárlók számára ez a praktikus érték számít.
GYIK
K: Mi az a mágneses kódoló mágnes?
V: Létrehozza azt a mezőt, amelyet az érzékelő leolvas a pozícióról és a sebességről.
K: Hogyan működik a mágneses kódoló gyűrű?
V: Elfordul az érzékelő mellett, és egy olvasható pólusmintát generál.
K: Miért érdemes a mágneses kódolót választani az optikai helyett?
V: Jobban kezeli a port, az olajat és a vibrációt durva körülmények között.
K: Abszolút mágneses kódoló vagy inkrementális mágneses kódoló?
V: Abszolút megtartja pozícióját az áramkimaradás után; növekményes nyomon követi a mozgás változásait.
K: Mi befolyásolja a kódoló mágnes pontosságát?
V: A mágnes minősége, a pólusminta, a légrés és az igazítás mind számít.
