A e keni pyetur ndonjëherë veten pse një sistem kodues magnetik jep reagime të qëndrueshme dhe të sakta të lëvizjes, ndërsa një tjetër lufton me zhurmën, mospërputhjen ose ndryshimet e hershme të dizajnit? Në shumë raste, ndryshimi nuk fillon në sensor, por në magnet.
Magnetet e koduesit magnetik të përhershëm janë burimi i sinjalit brenda një koduesi magnetik. Ata formojnë fushën magnetike që lexon një sensor, e cila ndikon drejtpërdrejt në saktësinë e pozicionit, reagimin e shpejtësisë, rezolucionin dhe besueshmërinë e përgjithshme. Kjo është arsyeja pse zgjedhja e magnetit të duhur të koduesit, unazës së koduesit magnetik ose magnetit të koduesit rrotullues ka kaq shumë rëndësi në robotikë, motorë, automatizim dhe sisteme të tjera precize.
Në këtë artikull, ne do të diskutojmë se cilat janë magnetët e përhershëm të koduesit magnetik, llojet kryesore të përdorura në dizajnet moderne, ku aplikohen dhe si të zgjidhni opsionin e duhur për projektin tuaj. Do të mësoni gjithashtu se si faktorë të tillë si materiali i magnetit, modeli i poleve dhe nevojat e aplikimit ndikojnë në performancën e një koduesi magnetik absolut ose koduesi magnetik në rritje.
Si funksionojnë magnetët e koduesit magnetik të përhershëm në një kodues magnetik
Një kodues rrotullues magnetik zakonisht kombinon tre elementë: një magnet të përhershëm, një sensor dhe elektronikën e përpunimit të sinjalit. Ndërsa boshti rrotullohet, edhe fusha e magnetit rrotullohet. Sensori zbulon ndryshimet e fushës dhe më pas i shndërron ato në sinjale elektrike për sistemin e kontrollit.
Në shumë modele rrotulluese, magneti i përhershëm qëndron në majën e boshtit të motorit. Një sensor Hall në një PCB lexon fushën e ndryshimit. Në një konfigurim të përbashkët, dy akse ndijuese përdoren për të llogaritur pozicionin këndor. Elektronika më pas i konverton ato sinjale në të dhëna dixhitale të këndit.
Kjo është arsyeja pse dizajni i magnetit ka kaq shumë rëndësi. Sensori mund të lexojë vetëm atë që krijon magneti. Nëse fusha është e dobët, e paqëndrueshme ose e lidhur dobët, dalja e koduesit do të vuajë. Kjo është gjithashtu arsyeja pse ekipet nuk duhet ta trajtojnë magnetin si një pjesë të përgjithshme të mallrave.
Efekti Hall dhe sensori magneto-rezistues janë të dyja të zakonshme. Modelet me efekt sallë janë përdorur gjerësisht dhe praktike. Llojet magneto-rezistente mund të ofrojnë ndjeshmëri dhe rezolucion më të lartë në disa sisteme. Zgjedhja më e mirë varet nga objektivi i saktësisë, paketimi, toleranca ndaj zhurmës dhe kostoja.
Llojet e magneteve të koduesit magnetik të përhershëm
Më të zakonshmet Formati së koduesit magnetik i unazës është magnet i unazës. Përshtatet natyrshëm me lëvizjen rrotulluese. Ai gjithashtu krijon një fushë të ekuilibruar rreth trupit rrotullues, gjë që e bën atë të dobishëm për rrotullim ose lëkundje. Magnetet e unazave mund të magnetizohen në të gjithë fytyrën, rreth perimetrit ose në skajet e brendshme dhe të jashtme në varësi të qëllimit të projektimit.
Një magnet unazor për aplikimet e koduesit shpesh preferohet kur gjeometria e boshtit lejon një vrimë qendrore. Ai mbështet montimin kompakt dhe lexim të qëndrueshëm rrotullues. Dizajnerët zakonisht kujdesen për diametrin e brendshëm, diametrin e jashtëm, trashësinë, numrin e poleve dhe modelin e magnetizimit.
Një opsion tjetër janë magnetët e diskut. Ato janë të sheshta, të rrumbullakëta dhe të dobishme kur montimi ka nevojë për një objektiv të thjeshtë rrotullues. Një disk mund të funksionojë mirë kur hapësira e disponueshme e paketës është e cekët. Mund t'i përshtatet gjithashtu disa paraqitjeve të magnetit të koduesit rrotullues ku nuk është e nevojshme unaza.
Harku dhe magnetët e segmentuar janë gjithashtu të rëndësishëm. Ato janë formuar për të ndjekur një rrugë rrethore. Në asambletë e lidhura me motorin, format e harkut ndihmojnë në përputhjen me lakimin e komponentit. Për disa paraqitje të personalizuara të koduesit, pjesët e segmentuara ose me hark mund të mbështesin paketimin kompakt ose vendosjen e shtyllave të përshtatura.
Drejtimi i magnetizimit është një tjetër vendim i llojit kyç. Një magnet kodues i magnetizuar boshtor ka pole të rregulluar përgjatë trashësisë. Një unazë kodifikuese e magnetizuar radiale vendos pole rreth diametrit ose perimetrit. Këto modele ndryshojnë mënyrën se si sensori e sheh fushën, kështu që ato duhet të zgjidhen së bashku me pozicionin e sensorit dhe dizajnin e hapësirës ajrore.
Formatet shumëpolëshe gjithashtu kanë rëndësi. Një magnet kodues shumëpolësh përdor disa çifte polesh veri-jug rreth unazës ose diskut. Kjo ndihmon në krijimin e modelit magnetik të përsëritur që sensori lexon për gjurmimin e këndit ose lëvizjes. Në praktikë, më shumë pole mund të mbështesin segmentimin më të imët të sinjalit, por vetëm nëse sensori, mekanika dhe elektronika mund ta përdorin mirë atë detaj shtesë.
Tabela e krahasimit të shpejtë
Lloji i magnetit |
Përshtatja më e mirë |
Forca kryesore |
Kujdesi kryesor |
Unaza e koduesit magnetik |
Boshte rrotulluese |
Fushë rrotulluese e balancuar |
Ka nevojë për përshtatje dhe shtrirje të ngushtë |
Magnet për koduesin e diskut |
Paraqitjet e sheshta |
Paketim i thjeshtë |
Mund të ofrojë më pak fleksibilitet se unazat |
Hark / magnet i segmentuar |
Asambletë e lakuara |
E mirë për gjeometrinë e kufizuar |
Më shumë burime me porosi |
Magnet kodues shumëpolësh |
Modele sinjalesh me detaje të larta |
Segmentim më i mirë i sinjalit |
Kontroll më i vështirë i tolerancës |
Llojet e koduesit magnetik që varen nga dizajni i magnetit
Magneti nuk funksionon vetëm. Ai mbështet një arkitekturë specifike të koduesit. Ndarja e parë e madhe është koduesi magnetik absolut kundrejt koduesit magnetik rritës . Sistemet absolute raportojnë një vlerë unike pozicioni në çdo pikë. Sistemet inkrementale raportojnë ndryshimet e lëvizjes si impulse.
Për blerësit B2B, ky është një vendim komercial, jo vetëm teknik. Nëse rikuperimi i humbjes së energjisë ka rëndësi, modelet absolute janë shpesh zgjidhja më e sigurt. Nëse aplikacioni ka nevojë kryesisht për shpejtësi ose lëvizje relative me kosto më të ulët të sistemit, rritja mund të jetë e mjaftueshme.
Gjuha e rezolucionit ndryshon gjithashtu sipas llojit. Modelet në rritje shpesh përdorin PPR, ose impulse për rrotullim. Modelet absolute zakonisht përdorin rezolucionin e bitit. Rezolucioni më i lartë mund të përmirësojë detajet e kontrollit, por nuk garanton automatikisht saktësi më të mirë të të gjithë sistemit. Cilësia, instalimi, shtrirja dhe lloji i sensorit të magnetit ende kanë rëndësi.
Sistemet rrotulluese dhe lineare gjithashtu ndryshojnë. Ky artikull përqendrohet në aplikacionet rrotulluese, sepse magnetët e koduesit magnetik të përhershëm janë veçanërisht të zakonshëm atje. Në sistemet rrotulluese, modeli i fushës nga magneti bëhet referencë për lëvizjen këndore.
Këshillë: Shumë ekipe përqendrohen tepër te numrat e rezolucionit dhe gabimin e nën-kontrollit të shtrirjes, gjë që mund të dëmtojë më shumë performancën reale.
Materialet me magnet të përhershëm dhe çfarë ndryshojnë ato
Zgjedhja e materialit ndikon në forcën e fushës, sjelljen e temperaturës, koston, rezistencën ndaj korrozionit dhe aftësinë e prodhimit. Në projektet e koduesit, tre familje janë veçanërisht të rëndësishme: NdFeB, ferrite dhe SmCo.
Magnetët NdFeB vlerësohen gjerësisht për forcë të lartë magnetike. Ato janë të zakonshme kur paketa është e ngushtë dhe fusha duhet të qëndrojë e fortë në një hapësirë kompakte. Materiali përkatës vë në dukje se bori i hekurit neodymium konsiderohet si lloji më i fortë i magnetit kryesor dhe zakonisht prodhohet nga sinterizimi ose bashkimi.
Magnetët e ferritit zakonisht fitojnë me kosto. Ato gjithashtu ofrojnë rezistencë ndaj korrozionit dhe rezistencë të mirë ndaj demagnetizimit. Shumë magnet unazë janë qeramikë ose ferrit, gjë që e bën ferritin veçanërisht të rëndësishëm për programet e unazës magnetike të koduesit me kosto të ndjeshme . Kombinimi është forca magnetike më e ulët krahasuar me NdFeB.
Magnetët SmCo janë tërheqës për mjedise termike të kërkuara. Ata kanë shtrëngim të lartë dhe rezistencë të fortë ndaj demagnetizimit dhe mbeten të qëndrueshme në ndryshimin e temperaturës. E meta e tyre është brishtësia dhe kostoja më e lartë e materialit.
Rruga e prodhimit gjithashtu ka rëndësi. Magnetët e sinterizuar shpesh mbështesin performancë më të fortë, ndërsa magnetët e lidhur mund të ofrojnë më shumë fleksibilitet në formë. Nëse koduesi juaj ka nevojë për gjeometri të pazakontë, seksione të holla ose kufizime specifike të integrimit, lidhja mund të ndihmojë. Nëse përparësia është forca maksimale e fushës, materiali i sinterizuar mund të jetë më i përshtatshëm.
Përmbledhje e përzgjedhjes së materialit
Materiali |
Pse ekipet e zgjedhin atë |
Shqetësim tipik |
NdFeB |
Fushë e fortë në paketë të vogël |
Duhet të kontrollohen kufijtë e korrozionit dhe të temperaturës |
Ferrit |
Kosto më e ulët, rezistencë ndaj korrozionit |
Fuqi më e ulët e fushës |
SmCo |
Stabilitet më i mirë termik |
Kosto më e lartë dhe brishtësia |
Ku përdoren magnetët e koduesit të përhershëm magnetik
Sistemet e koduesit të magnetit të përhershëm përdoren gjerësisht në robotikë dhe automatizim. Në nyjet robotike, ato ndihmojnë në zbulimin e saktë të pozicionit dhe mbështesin kontrollin e lëvizjes së përsëritur. Kjo është një arsye pse koduesit magnetikë janë të zakonshëm në robotët bashkëpunues dhe robotët industrialë.
Ato janë gjithashtu të rëndësishme në AGV dhe AMR. Këto makina kanë nevojë për timon të saktë dhe reagime të pozicionit. Ata gjithashtu përballen me goditje, mjedise të rrëmujshme dhe dridhje të vazhdueshme. Modelet magnetike janë tërheqëse këtu, sepse ato mund të mbeten të besueshme në ato kushte.
Makinat CNC dhe mjetet industriale i përdorin gjithashtu ato. Këto sisteme kanë nevojë për reagime të përsëritshme të lëvizjes për prerjen, formësimin dhe lëvizjen e automatizuar. Në këto raste, një konfigurim i përshtatshëm i koduesit të magnetit të përhershëm mund të mbështesë kontroll më të butë dhe shkallë më të ulët gabimi.
Aplikacionet e automobilave, mjekësore dhe të hapësirës ajrore përdorin gjithashtu kodues magnetikë. Në ato fusha, qëndrueshmëria dhe reagimet e pozicionit janë të dyja kritike. Sistemet e drejtimit, motorët elektrikë, robotët kirurgjikë dhe sistemet e kontrollit janë të gjitha shembuj.
Këshillë: Sistemet e lëvizjes në mjedis të ashpër shpesh zgjedhin sensorin magnetik sepse pluhuri, vaji dhe dridhjet janë normale, jo të jashtëzakonshme.
Si të zgjidhni magnetin e duhur të koduesit magnetik
Një e mirë të koduesit magnetik Udhëzuesi i përzgjedhjes së magnetit fillon me aplikacionin, jo me katalogun e magneteve. Së pari, përcaktoni llojin e lëvizjes. A është vetëm rrotullues? A ka nevojë për reagime me një kthesë apo me shumë kthesa? A ka nevojë për pozicionin e saktë pas humbjes së energjisë? Këto përgjigje ngushtojnë shpejt arkitekturën e koduesit.
Së dyti, përputhni gjeometrinë me mekanikën. Një unazë kodifikuese magnetike shpesh përshtatet më së miri me paraqitjet rrotulluese të bazuara në bosht. Një disk mund të përshtatet në paketa më të sheshta. Magnetët me hark ose të segmentuar mund të ndihmojnë kur dizajni është i lakuar ose me hapësirë të kufizuar.
Së treti, rishikoni me kujdes mjedisin. Pluhuri, vaji dhe dridhja mund të mbështesin një zgjedhje magnetike mbi një optike. Por fushat e forta magnetike të jashtme, temperaturat ekstreme dhe goditjet ende kanë nevojë për vlerësim. Edhe sistemet magnetike kanë kufij.
Së katërti, kontrolloni saktësinë si një problem i sistemit. Është e qartë se forca dhe cilësia e magnetit kanë rëndësi, por edhe lloji, shtrirja dhe instalimi i sensorit. Nëse magneti është i fortë, por i anuar, i përqendruar në mënyrë të gabuar ose i hapur dobët, rezultati mund të jetë ende i dobët.
Së pesti, verifikoni nevojat e ndërfaqes dhe burimit. Nëse koduesi do të dërgohet në një produkt OEM, koha e prodhimit, mbështetja e personalizimit dhe përputhshmëria e ndërfaqes kanë rëndësi po aq sa performanca e papërpunuar. SPI, SSI dhe rezultate të ngjashme mund të formojnë vendimet e përputhshmërisë së platformës.
Listë kontrolli praktike B2B
Përcaktoni së pari nevojat absolute ose në rritje.
Më pas konfirmoni gjeometrinë e unazës, diskut ose segmentuar.
Përputhni modelin e magnetizimit me strukturën e sensorit.
Rishikoni temperaturën, dridhjet dhe rrezikun e ndërhyrjes.
Vërtetoni tolerancat reale të montimit përpara nisjes.
Problemet e zakonshme, shkëmbimet dhe gabimet e përzgjedhjes
Një gabim i zakonshëm është blerja vetëm për zgjidhje. Ekipet mund të zgjedhin një model objektiv me rezolucion më të lartë, më pas të injorojnë rrjedhjen mekanike ose ndryshimin e montimit. Kjo mund të zvogëlojë saktësinë reale pavarësisht nga specifikat më të mira të titullit.
Një gabim tjetër është injorimi i fushave të humbura magnetike dhe burimeve të zhurmës. Gabimet këndore mund të vijnë nga shtrembërimi, animi, fushat e humbura dhe devijimet e prodhimit në elektronikën aty pranë. Këto janë çështje të nivelit të sistemit, jo vetëm çështje të nivelit të pjesshëm.
Mospërputhja materiale është një rrezik tjetër. Një zgjedhje ferriti me kosto të ulët mund të jetë e mirë për shumë unaza kodifikuese, por mund të mos përshtatet me një dizajn kompakt dhe me fushë të lartë. Një opsion më i fortë NdFeB mund të zgjidhë problemet e sinjalit, por mund të sjellë shqetësime të ndryshme të kostos ose temperaturës.
Gabimi i fundit është trajtimi i zgjedhjes së koduesit dhe përzgjedhjes së magnetit si punë të veçanta. Ato duhet të jenë një rrjedhë pune. Forma e magnetit, magnetizimi, lloji i sensorit, ndërfaqja dhe tolerancat mekanike ndikojnë të gjitha njëra-tjetrën.
Enkoder magnetik vs kodues optik
Një kodues magnetik zakonisht ka një skaj të qartë në mjedise të pista ose të ashpra. Koduesit magnetikë janë shumë të besueshëm në pluhur, vaj dhe dridhje, ndërsa dizajnet optike janë më të përshtatshme për cilësime të pastra dhe të kontrolluara.
Sistemet optike mund të ofrojnë rezolucion shumë të lartë dhe matje të sakta. Por ato gjithashtu mund të kenë nevojë për kushte më të pastra dhe mirëmbajtje më të kujdesshme. Sistemet magnetike shpesh fitojnë kur koha e funksionimit, ashpërsia dhe mirëmbajtja më e ulët kanë më shumë rëndësi se saktësia optike e nivelit të lartë.
Për shumë blerës industrialë, ky është rregulli i vërtetë i vendimit: zgjidhni magnetik kur mjedisi i bimës është më i vështirë se mjedisi laboratorik. Zgjidhni optik kur mjedisi i pastër dhe nevoja për saktësi e justifikojnë atë.
konkluzioni
Magnetet e koduesit magnetik të përhershëm janë bërthama gjeneruese e fushës së një kodues magnetik . sistemi Ata përcaktojnë se çfarë mund të lexojë sensori, sa i qëndrueshëm qëndron sinjali dhe sa mirë funksionon koduesi në pajisjet reale.
Për shumicën e ekipeve B2B, rruga e duhur është e drejtpërdrejtë. Filloni nga nevojat e aplikimit. Më pas zgjidhni llojin e koduesit, gjeometrinë e magnetit, materialin dhe modelin e magnetizimit si një sistem të vetëm. Magnetët e unazës, magnetët e diskut dhe modelet me shumëpole kanë të gjitha vlerë, por vetëm kur përshtaten me strukturën e sensorit dhe mjedisin e funksionimit.
SDM MAGNETICS mund ta mbështesë këtë proces me zgjidhje të përshtatura për magnet të përhershëm. Produktet e saj ndihmojnë në përmirësimin e qëndrueshmërisë së sinjalit, dizajnit kompakt dhe përshtatjes së aplikacionit. Për blerësit që kërkojnë performancë të besueshme të kodifikuesit, kjo vlerë praktike ka rëndësi.
FAQ
Pyetje: Çfarë është magneti i koduesit magnetik?
Përgjigje: Krijon fushën që sensori lexon për pozicionin dhe shpejtësinë.
Pyetje: Si funksionon një unazë e koduesit magnetik?
Përgjigje: Rrotullohet përtej sensorit dhe gjeneron një model pol të lexueshëm.
Pyetje: Pse të zgjidhni një kodues magnetik në vend të atij optik?
Përgjigje: Ai trajton më mirë pluhurin, vajin dhe dridhjet në mjedise të vështira.
Pyetje: Kodues absolut magnetik apo kodues magnetik në rritje?
A: Absolute mban pozicionin pas humbjes së fuqisë; gjurmët në rritje të ndryshimeve të lëvizjes.
Pyetje: Çfarë ndikon në saktësinë e magnetit të koduesit?
Përgjigje: Cilësia e magnetit, modeli i shtyllave, hendeku i ajrit dhe shtrirja kanë rëndësi.
