磁式編碼器技術(shù)在惡劣環(huán)境下的優(yōu)勢

摘要

在工業(yè)自動(dòng)化和運動(dòng)控制領(lǐng)域，性能最優(yōu)化很大程度上影響著(zhù)用戶(hù)對于編碼器技術(shù)的選擇。通過(guò)本文，我們概括總結了光電編碼器、旋轉變壓器以及磁式編碼器的不同，闡述了為什么磁式編碼器在很多應用上更可取的原因。本文同時(shí)向您介紹鐵姆肯公司磁式編碼器如何利用專(zhuān)利的霍爾效應技術(shù)以幫助達到精度和可靠性的最大化。

介紹

隨著(zhù)自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域的迅速延伸，市場(chǎng)對于性能卓越的伺服系統需求越來(lái)越高。工業(yè)自動(dòng)化廣泛應用于包裝、紙張處理、電力發(fā)電等一些具有高溫、粉塵、潮濕及強烈震動(dòng)的特殊環(huán)境。光電編碼器被設計用在一些更干凈的自動(dòng)化環(huán)境被證實(shí)是有效和成功的，但更可靠的反饋操作只能通過(guò)傳統的、高成本的裝置方案如旋轉變壓器或封裝更好的光學(xué)編碼器得以實(shí)現。

磁式傳感器技術(shù)水平的進(jìn)步使得磁式編碼器在強烈撞擊、震動(dòng)以及污染物的環(huán)境下成為更可行的設備執行選擇方案。

光電、旋轉變壓器和磁編碼技術(shù)

光電編碼器技術(shù)

光電編碼器是利用光柵感應產(chǎn)生信號。穩定的信號往往取決于清晰、持續的光束。任何材料的污染都會(huì )阻礙光源并引發(fā)信號干擾和編碼失效。除此以外， 伺服系統在潮濕的溫度下會(huì )引發(fā)旋轉碼盤(pán)上的冷凝從而增加了失效的可能性。對于一個(gè)典型的光電編碼器來(lái)講，我們所需的空氣間隙通常較小，這么小的間距需要保證光信號的完整性和準確性。從結果來(lái)看，光學(xué)編碼器對于撞擊和振動(dòng)是很脆弱的，這會(huì )直接導致旋轉光碼盤(pán)或傳感器的損壞。傳統的解決方案包括對光電編碼器進(jìn)行封裝，使其包裝更堅固。很多光電編碼器廠(chǎng)家試圖通過(guò)研發(fā)產(chǎn)品密封性使其具有更好的抗振動(dòng)、撞擊和溫度的性能。很不幸的是，這些額外的保護總是導致產(chǎn)品體積更大，成本更高。

旋轉變壓器技術(shù)

相對于光電編碼器來(lái)說(shuō)，旋轉變壓器是更穩定的選擇。典型的無(wú)刷旋變往往由兩個(gè)靜態(tài)線(xiàn)圈構成，達到90度的機械相差。結構材質(zhì)和信號產(chǎn)出的方式給旋轉變壓器創(chuàng )造穩定性。雖然旋轉變壓器幾乎免于受工業(yè)環(huán)境的危害，但其控制系統的成本往往比光電和磁式編碼器高很多。他們需要一個(gè)分解器將數字整流器集成到電路上并放置在較遠的區域，這樣需要提供布線(xiàn)來(lái)執行低級信號。布線(xiàn)會(huì )增加安裝的復雜性，安裝維護起來(lái)也不方便。

磁式編碼器技術(shù)

先進(jìn)的磁式編碼器技術(shù)使得緊湊、低成本的編碼器方案得到應用和發(fā)展，比起光電編碼器在惡劣環(huán)境下的脈沖波動(dòng)，磁式編碼器顯得更持久耐用。在鐵姆肯公司，工程師將最新的磁式編碼設計融合了霍爾效應的技術(shù)申請專(zhuān)利，從而在耐久的磁碼盤(pán)上獲得更高的精度需求。

磁傳感器并不需要清潔透明的間隙。磁碼盤(pán)和傳感器之間只需要一些距離就可以運行。只要這些間隙不被含鐵物質(zhì)填滿(mǎn)，磁脈沖就可以被MPS芯片輕松檢測到。污垢、粉塵、油污、冷凝以及其他污染物都不會(huì )影響磁編碼器的可靠性。

磁編碼器還能對抗撞擊和振動(dòng)。比起光電編碼器，傳感器和磁碼盤(pán)之間的間隙可以達到4mm，且絲毫不影響信號的準確度。磁編碼器可以在軸端余隙運行，徑向跳動(dòng)的總公差高達2.5mm，這大大減少了碼盤(pán)和傳感器撞擊損壞的可能性。

Timken® 磁式編碼器的霍爾效應技術(shù)

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/331507.htm鐵姆肯公司提供了兩種經(jīng)濟的磁式編碼器技術(shù)形式——整合封裝的編碼器設計和單個(gè)芯片的Timken® MPS線(xiàn)性編碼器集成電路，兩種方式都使用了霍爾效應技術(shù)且都很容易集成到客戶(hù)現有的設計方案中。

Timken® M15模塊化磁式編碼器是一款高精度、位置和速度的傳感器，它被廣泛應用在電機和其他機械裝置上以用來(lái)檢測軸位置和速度反饋需求。

Timken® M15編碼器封裝和緊湊連接的特性使得它在自動(dòng)化，尤其在一些無(wú)刷或有刷伺服和小型步進(jìn)電機上得到廣泛應用。它能輕而易舉的應用于一些現有電機配備光電編碼器的設計方案上，對于機械和電子信號都具有可互換性。除此以外它跟光電編碼器一樣具有整流， 參考脈沖，開(kāi)路集電極和線(xiàn)驅動(dòng)輸出等特性。

結論

比起傳統的光電編碼器，磁式編碼器在持久性、可靠性、緊湊的封裝設計上都有很多優(yōu)勢。尤其是在一些潮濕、高溫和強烈震動(dòng)的嚴苛環(huán)境下更為適用。融合了霍爾技術(shù)的磁性編碼器在步進(jìn)電機自動(dòng)化舞臺照明系統，工業(yè)自動(dòng)化系統的Schneider MDrive®驅動(dòng)器都有成功而廣泛的應用。這款新一代離軸的磁性傳感器技術(shù)被成功地應用在汽車(chē)動(dòng)力轉向系統、步進(jìn)電機驅動(dòng)、礦車(chē)、測量系統、醫療設備、照明系統以及越野設備上的傳動(dòng)傳感器。

在選擇一款合適的編碼器應用技術(shù)時(shí)，工程師們需要考慮環(huán)境、封裝、精度和成本需求。在對性能有一定要求的場(chǎng)合，編碼器往往受到操作環(huán)境的影響無(wú)法發(fā)揮最佳性能，而磁式編碼器技術(shù)恰恰能滿(mǎn)足客戶(hù)這樣的需求，且成本相對更為低廉。