bir manyetik kodlayıcı Döner veya doğrusal mekanik hareketi tespit etmek ve bir kontrol sisteminin okuyabileceği ve yorumlayabileceği elektrik sinyallerine dönüştürmek için manyetik alanları kullanan bir konum veya hız algılama cihazıdır. Yarıklı bir diskten geçen ışığa dayanan optik kodlayıcılardan farklı olarak, manyetik kodlayıcılar, Hall etkili IC veya manyetorezistif (MR) eleman gibi bir manyetik alan sensörüyle eşleştirilmiş, mıknatıslanmış bir eleman (tipik olarak alternatif kuzey ve güney kutuplarına gömülü bir halka, şerit veya disk) kullanır. Mıknatıslanmış hedef sensörün yanından geçerken, alternatif kutuplar bir dizi elektrik darbesi üretir ve bu darbeler konum, hız ve birçok modern tasarımda seyahat yönü hakkında kesin bilgileri kodlar.

Manyetik kodlayıcılar, ABS donanımlı her aracın içindeki tekerlek hız sensörlerinden endüstriyel robotlardaki hassas servo motorlara, tıbbi görüntüleme ekipmanından tüketici elektroniğine kadar çok çeşitli uygulamalarda bulunur. Rakip teknolojilere göre temel avantajları, zorlu ortamlarda sağlamlık, düşük güç tüketimi, kompakt ambalajlama ve bir optik sensörü birkaç gün içinde yok edebilecek yağ, su, toz ve titreşim varlığında güvenilir şekilde çalışabilme yeteneğinin birleşimidir.

Manyetik Kodlayıcı Nasıl Çalışır?

Çalışma prensibi, hareketli bir manyetik hedef ile sabit bir algılama elemanı arasındaki etkileşime dayanmaktadır. Manyetik hedef (bir halka, tambur veya doğrusal şerit) tanımlanmış bir eğimde (kutup çifti aralığı) değişen kuzey ve güney kutuplarının tekrar eden bir modeliyle mıknatıslanır. Hedef hareket ettikçe, her kutup geçişi sensör yüzeyindeki yerel manyetik alanda bir değişiklik yaratır.

Sensör elemanı bu değişen alana karşılık gelen bir elektrik çıkışı üreterek yanıt verir. Kullanılan sensör teknolojisine bağlı olarak:

• Hall etkisi sensörleri manyetik alanın dik bileşeniyle orantılı bir voltaj çıkışı üretir. Dijital Hall sensörleri, kutuplar algılama yüzünün yanından geçerken temiz bir kare dalga üretir.
• birnisotropic magnetoresistive (AMR) sensors manyetik alanın yönüne göre elektrik dirençlerini değiştirirler. Büyüklükten ziyade alan açısına karşı oldukça duyarlıdırlar ve çok ince açısal çözünürlük sağlarlar.
• Dev manyetorezistif (GMR) ve tünelleme manyetorezistif (TMR) sensörleri sinyal değişiklikleriyle AMR'den bile daha yüksek hassasiyet sunar %70'e kadar direnç değişimi GMR'de ve TMR tasarımlarında potansiyel olarak daha yüksek olup, daha büyük hava boşluklarında ve daha küçük manyetik hedeflerde algılamaya olanak tanır.

Sensörden gelen çıktı daha sonra elektronik olarak işlenir. Basit bir artımlı manyetik kodlayıcı için çıkış, tipik olarak birbirleriyle 90 derece faz dışı olan iki kare dalga kanalıdır (A ve B); bu, karesel kodlama olarak bilinen bir konfigürasyondur. Hangi kanalın diğerini yönlendirdiğini karşılaştırarak, alıcı kontrolör sadece hızı değil aynı zamanda dönüş yönünü de belirleyebilir. Mutlak bir referans noktası oluşturmak için tam devir başına bir darbe sağlayan üçüncü bir kanal (Z veya indeks darbesi) de mevcut olabilir.

Sinyal Çözünürlüğü ve Kutup Aralığı

Bir manyetik kodlayıcıdaki çözünürlük, doğrudan manyetik hedefin kutup çifti sayısı ve sinyal işleme elektroniğinin enterpolasyon kapasitesi ile belirlenir. 64 kutup çiftine sahip bir halka, ham sensör çıkışında devir başına 64 elektrik döngüsü üretir. Dörtlü kod çözme (hem A hem de B kanallarının her iki kenarını sayma) ile bu, şunu sağlar: Devir başına 256 sayım donanım açısından. Üst düzey manyetik kodlayıcı sistemleri, aşağıdaki çözünürlüklere ulaşmak için her sinüzoidal döngüyü dijital olarak alt bölümlere ayıran dahili sinyal enterpolasyonunu kullanır. Devir başına 1.000 ila 100.000'in üzerinde sayım enterpolasyon faktörüne ve manyetik halkanın mıknatıslanma homojenliğinin kalitesine bağlı olarak aynı fiziksel hedeften.

Manyetik Kodlayıcı Çeşitleri

Manyetik kodlayıcılar genel olarak iki eksene göre kategorize edilir: ölçtükleri hareket türü (döner veya doğrusal) ve çıktılarının doğası (artımlı veya mutlak). Bu kategorileri anlamak, belirli bir uygulama için doğru kodlayıcıyı seçmek açısından çok önemlidir.

Döner Manyetik Kodlayıcılar

Döner manyetik kodlayıcılar açısal konumu veya dönüş hızını ölçer. Manyetik hedef, ölçülen şaftla birlikte dönen bir halka veya disktir. Bunlar en yaygın kullanılan türdür ve motor sürücülerinde, servo sistemlerinde, otomotiv güç aktarım sistemi sensörlerinde, robotik bağlantılarda ve rüzgar türbini eğim ve sapma tahriklerinde bulunur. Döner manyetik kodlayıcılar, doğrudan PCB'ye entegre edilmiş düşük maliyetli tek çipli cihazlardan (manyetik diskin doğrudan tek bir IC'nin üzerine oturduğu eksen üstü tasarımlar) büyük dönen makinelerde kullanım için 500 mm'yi aşan çaplara sahip büyük çaplı halka kodlayıcılara kadar çeşitlilik gösterir.

Doğrusal Manyetik Kodlayıcılar

Doğrusal manyetik kodlayıcılar düz çizgi yer değiştirmesini ölçer. Manyetik hedef, tanımlanmış bir aralıkta alternatif kutuplarla mıknatıslanmış esnek veya sert bir şerittir - genellikle 1 mm, 2 mm veya 5 mm kutup aralığı . Sensör elemanını içeren bir okuma kafası şerit boyunca hareket eder ve konum verilerini döner tasarımlarla aynı artımlı veya mutlak formatlarda çıkarır. Doğrusal manyetik kodlayıcılar, CNC takım tezgahı eksenlerinde, doğrusal motor aşamalarında, enjeksiyon kalıplama makinelerinde ve tıbbi yatak konumlandırma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sızdırmaz, temassız çalışmaları, onları özellikle işleme sırasında metal talaşları, soğutma sıvısı veya diğer kirlenmeleri biriktiren eksenler için uygun kılar.

Artımlı Manyetik Kodlayıcılar

birn incremental magnetic encoder outputs a pulse train as the target moves. Position is known only relative to a starting reference — the controller counts pulses from a known zero point to track position. If power is lost and the axis moves, the reference position is lost and a homing cycle is required. Incremental encoders are simpler and less expensive than absolute designs, and are suitable for applications where homing at startup is acceptable, such as conveyor drives, pump controls, and basic motor speed regulation.

birbsolute Magnetic Encoders

birn absolute magnetic encoder outputs a unique position value for every point within its range, even immediately after power-up with no prior movement. Single-turn absolute magnetic encoders provide a unique code for each angular position within one full revolution (typically 360 degrees divided into 12 ila 18 bit çözünürlük , yani tur başına 4.096 ila 262.144 benzersiz konum). Çok turlu mutlak enkoderler, tam devirlerin toplam sayısını takip etmek için mekanik dişli tabanlı veya pil destekli ikincil bir sayma mekanizması ekleyerek hedef arama olmadan binlerce tur boyunca mutlak konum bilgisine olanak tanır. Bu, robotik kollar, otonom araç yönlendirme sistemleri ve tıbbi cihaz aktüatörleri gibi, güç kesintisinden sonra konum kaybının kabul edilemez olduğu uygulamalar için kritik öneme sahiptir.

Manyetik Kodlayıcı Sisteminin Temel Bileşenleri

bir complete magnetic encoder system consists of several interrelated components that must be correctly matched to one another and to the application to deliver reliable performance.

Manyetik Hedef (Halka, Disk veya Şerit)

Manyetik hedef, kodlanmış bilgiyi taşıyan hareketli elemandır. Tipik olarak esnek veya sert ferrit dolgulu kauçuk veya plastik bileşikten (bağlı mıknatıslar) veya katı sinterlenmiş ferrit veya nadir toprak malzemesinden üretilir. Hedef, istenilen kutup desenini kesin aralıklarla etkileyen özel bir mıknatıslama fikstürü kullanılarak oluşturulduktan sonra mıknatıslanır. Temel kalite parametreleri arasında kutup aralığı doğruluğu (aralığın tekdüzeliği), kalıcılık (mıknatıslanmadan sonra tutulan manyetik alanın gücü) ve zorlayıcılık (dış alanlar veya yüksek sıcaklıklar tarafından manyetikliğin giderilmesine karşı direnç) bulunur.

Çelik bir taşıyıcıya bağlanan esnek manyetik kodlayıcı halkaları, otomotiv ve rulman entegreli uygulamalarda baskın formdur. Sert sinterlenmiş ferrit halkalar veya nadir toprak (NdFeB) halkalar, yüksek kutup sayılarının ve sıkı manyetik toleransların gerekli olduğu hassas servo enkoder uygulamalarında kullanılır. NdFeB tabanlı kodlayıcı halkaları şunları başarabilir: 500'ü aşan kutup çifti sayısı 60 mm çaplı bir halka üzerinde elektronik tabanlı enterpolasyon olmadan son derece hassas çözünürlük sağlar.

Sensör Okuma Kafası

Okuma kafası, manyetik alan algılama elemanını/elemanlarını, sinyal koşullandırma devresini ve çıkış sürücüsü elektroniklerini içerir. Basit artımlı kodlayıcılarda bu, tek bir Hall etkili IC olabilir. Yüksek çözünürlüklü mutlak kodlayıcılarda, okuma kafası, dönen manyetik alanın hem sinüs hem de kosinüs bileşenlerini aynı anda tespit edecek şekilde düzenlenmiş birden fazla AMR veya GMR köprü elemanı dizisini içerebilir ve her kutup çifti içinde hassas açısal enterpolasyona olanak tanır. Okuma kafası hedeften doğru hava boşluğuna monte edilmelidir - genellikle 0,3 mm ila 3 mm tasarıma bağlı olarak — tam dönüş etrafında tutarlı sinyal genliği sağlamak için minimum eksantriklik veya eksenel salgı ile.

Sinyal İşleme ve Çıkış Arayüzü

Manyetik sensör elemanından gelen ham analog sinyal, onu yükselten, filtreleyen ve uygun çıkış formatına dönüştüren koşullandırma devreleri tarafından işlenir. Ortak çıkış arayüzleri şunları içerir:

• TTL/HTL karelemesi (A/B/Z): PLC ve hareket kontrolörü giriş kartlarıyla geniş ölçüde uyumlu olan geleneksel artımlı format.
• SSI (Senkron Seri Arayüz): bir serial protocol commonly used for absolute encoders, transmitting position data as a clocked serial word over a differential pair.
• BiSS-C: birn open-source bidirectional serial protocol offering high data rates and real-time diagnostics alongside position data.
• EnDat 2.2: bir Heidenhain proprietary bidirectional protocol supporting both position readout and encoder parameter configuration.
• HIPERFACE ve HIPERFACE DSL: Motor güç kablosu üzerinden iletim yapan DSL varyantı ile konum ve teşhis verilerini tek bir kablo üzerinde birleştiren Stegmann/Sick protokolleri.
• birnalog sine/cosine (1Vpp): Hassas servo uygulamalarında yaygın olan, alıcı sürücü veya kontrol cihazı tarafından enterpolasyon için ham sinüzoidal sinyaller sağlayan diferansiyel analog çıkış.

Manyetik Kodlayıcı ve Optik Kodlayıcı: Pratik Bir Karşılaştırma

Endüstriyel ve otomotiv kullanımında iki baskın kodlayıcı teknolojisi manyetik ve optiktir. Her birinin kendine özgü güçlü ve zayıf yönleri vardır ve bu dengeyi anlamak, herhangi bir uygulama için doğru teknoloji seçimini yapmak açısından merkezi öneme sahiptir.

Optik kodlayıcılar, bir ışık kaynağı (tipik olarak bir LED veya lazer) ve hassas bir şekilde kazınmış kod diski aracılığıyla okuyan bir fotodetektör dizisi kullanır. Son derece yüksek doğal çözünürlük elde edebilirler — devir başına 40.000 satıra kadar üst düzey cam disk tasarımlarında enterpolasyon olmadan — ve temiz ortamlarda mükemmel sinyal kalitesi sunar. Bununla birlikte, optik kodlayıcı diskler kırılgandır, kirlenmeye karşı oldukça hassastır (disk üzerindeki tek bir yağ damlacığı sinyal kaybına veya hatalara neden olabilir) ve LED kaynağından ısı üretir. Ayrıca eşdeğer manyetik tasarımlardan fiziksel olarak daha büyük olma eğilimindedirler ve yüksek hacimlerde üretilmeleri daha pahalıdır.

Uygulamada manyetik kodlayıcılar, çalışma ortamının zorlu olduğu, paketleme alanının sınırlı olduğu veya maliyetin birincil faktör olduğu uygulamalarda hakimdir; bu da endüstriyel ve otomotiv uygulamalarının büyük çoğunluğunu kapsar. Optik kodlayıcılar, ortamın kontrol edildiği ve mutlak en yüksek konumsal doğruluğun gerekli olduğu hassas takım tezgahı geri bildiriminde (taşlama makinesi milleri ve yarı iletken levha işleme ekipmanı gibi) avantajlarını korur.

Endüstrilerdeki Manyetik Kodlayıcı Uygulamaları

Manyetik kodlayıcının sağlamlık, kompakt boyut ve maliyet etkinliği kombinasyonu, modern endüstri ve taşımacılığın neredeyse her sektöründe benimsenmesini sağlamıştır. Aşağıdaki bölümlerde en önemli uygulama alanları ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

birutomotive Systems

Otomotiv sektörü, dünya çapında manyetik enkoderlerin açık ara en büyük tüketicisidir. Tipik bir modern binek araçta, manyetik kodlayıcılar veya kodlayıcıya entegre bileşenler birden fazla konumda bulunur:

• Tekerlek hız sensörleri: Her bir tekerlek göbeği yatağına entegre edilen manyetik sızdırmazlık halkası (kodlayıcı halkası), ABS, ESP, çekiş kontrolü ve giderek büyüyen ADAS işlevleri için tekerlek hız sinyalleri sağlar. Yalnızca bu uygulama için küresel üretim hacimleri aşıyor Yılda 500 milyon adet .
• Krank mili ve eksantrik mili konum sensörleri: Krank mili ve eksantrik mili üzerindeki manyetik kodlayıcı halkaları veya dişli çarklar, yakıt enjeksiyonu ve ateşleme zamanlaması için motor yönetim sistemine motor zamanlaması bilgisi sağlar.
• Elektrikli hidrolik direksiyon (EPS): birn absolute magnetic encoder on the steering column or steering rack measures the steering angle and torque input, feeding the EPS motor controller for power assist calibration.
• Şanzıman ve vites kutusu konumu algılama: Manyetik kodlayıcılar vites seçici konumunu, çıkış mili hızını ve çift kavramalı ve otomatik şanzımanlarda debriyaj aktüatörlerinin kesin konumunu algılar.
• Elektrikli ve hibrit araç çekiş motorları: EV çekiş motoru şaftlarındaki yüksek çözünürlüklü mutlak manyetik kodlayıcılar, motor verimliliğini ve tork çıkışını en üst düzeye çıkaran algoritma olan alan odaklı kontrol (FOC) için gereken rotor konumu geri bildirimini sağlar.

Endüstriyel Otomasyon ve Robotik

Endüstriyel servo sürücülerde ve robotik ortak aktüatörlerde mutlak manyetik kodlayıcılar, çevresel koşulların, montaj kısıtlamalarının veya maliyet hedeflerinin optik çözümleri kullanışsız hale getirdiği uygulamalarda giderek optik kodlayıcıların yerini almıştır. Altı serbestlik derecesine sahip işbirlikçi bir robot (cobot) kolu tipik olarak şunları kullanır: eklem başına bir mutlak manyetik kodlayıcı ve küresel cobot kurulumlarının yıllık %30'un üzerinde büyümesiyle bu, önemli ve hızla büyüyen bir pazarı temsil ediyor.

Konveyör sistemleri, otomatik yönlendirmeli araçlar (AGV'ler), paketleme makineleri, tekstil makineleri, baskı makineleri ve enjeksiyonlu kalıplama makinelerinin tümü, hız düzenlemesi, konum kontrolü ve süreç senkronizasyonu için büyük ölçüde artımlı ve mutlak manyetik kodlayıcılara dayanır. Manyetik kodlayıcıyı tozlu, titreşimli bir fabrika ortamına muhafaza veya özel koruma önlemleri olmadan monte etme yeteneği, optik alternatiflerle karşılaştırıldığında kurulum maliyetini ve uzun vadeli bakım yükünü önemli ölçüde azaltır.

Tıbbi Ekipman

Tıbbi uygulamalar yüksek güvenilirlik, kompakt boyut ve çoğu durumda sterilizasyon prosedürleriyle uyumluluk gerektirir. Manyetik kodlayıcılar, cerrahi robot aktüatörlerinde, CT tarayıcı portal sürücülerinde, MRI masa konumlandırma sistemlerinde (özel sensör malzemeleri kullanan manyetik olmayan kodlayıcı tasarımlarının gerekli olduğu yerlerde), elektrikli tekerlekli sandalye motorlarında, insülin pompası mekanizmalarında ve laboratuvar otomasyon platformlarında görülür. Manyetik kodlayıcıların yalıtılmış, temassız yapısı aynı zamanda aşınmadan kaynaklanan sıfır partikül oluşumu anlamına da gelir; bu, steril veya temiz oda tıbbi ortamlarında kritik bir gerekliliktir.

Yenilenebilir Enerji

Rüzgar türbinleri, herhangi bir algılama teknolojisi için en zorlu ortamlardan birini temsil eder: aşırı sıcaklık dalgalanmalarına, sürekli titreşime, yüksek neme maruz kalma ve sık bakımın pratik olarak imkansızlığı. Manyetik kodlayıcılar, ana şaftın ve jeneratörün dönme hızını, her kanat eğim aktüatörünün açısal konumunu (kanat açısı optimizasyonu için) ve sapma tahrik konumunu (gösterge yeri yönelimi için) ölçmek için kullanılır. Tek bir modern rüzgar türbini şunları içerebilir: dört ila sekiz manyetik kodlayıcı ve 900 GW'ı aşan küresel kurulu rüzgar kapasitesiyle bu, yüksek güvenilirliğe sahip manyetik kodlayıcı ürünleri için devam eden önemli bir pazarı temsil ediyor.

Tüketici Elektroniği ve Aletleri

birt the lower-cost end of the market, simple Hall-effect based magnetic encoders are used in washing machine drum motors (for speed and imbalance detection), hard disk drive spindles (for commutation in brushless DC motors), HVAC fan motor controls, electric bicycle mid-drive motors, and gaming peripherals such as steering wheels and joysticks. The miniaturized on-axis magnetic encoder IC — where a small diametrically magnetized disc magnet sits directly above a single sensor chip — has become a standard solution for position sensing in rotary knobs, valve actuators, and similar low-cost, high-volume applications, with leading chip suppliers including ams OSRAM, Allegro MicroSystems, Melexis, and RLS (a Renishaw subsidiary).

Manyetik Kodlayıcı Doğruluğunu ve Güvenilirliğini Etkileyen Faktörler

bir magnetic encoder's accuracy in real-world use depends on multiple interacting factors, and understanding these is essential for both system designers and maintenance engineers.

birir Gap Variation

Kodlayıcıdan gelen sinyalin genliği, sensör ile manyetik hedef arasındaki hava boşluğuyla ters orantılıdır. Aşırı hava boşluğu, sinyal genliğini sensörün algılama eşiğinin altına düşürerek darbe düşmesine ve konum hatalarına neden olur. Yetersiz boşluk, sensör ile dönen hedef arasında fiziksel temas oluşmasına neden olarak anında mekanik hasara yol açabilir. Çoğu standart Hall efektli kodlayıcı sistemi için, hava boşluğunun muhafaza edilmesi Nominal spesifikasyonun ±0,5 mm'si yeterlidir. Yüksek çözünürlüklü AMR veya GMR tabanlı sistemler daha sıkı kontrol gerektirebilir — ±0,1 mm — tüm çalışma aralığı boyunca enterpolasyon doğruluğunu korumak için.

Manyetik Hedef Kalitesi ve Kutup Tekdüzeliği

Düzgün olmayan kutup aralığı veya manyetik hedefteki tutarsız kalıcılık, periyodik hata veya devir başına bir hata olarak bilinen, her dönüşü tekrarlayan sistematik konum hataları üretir. Sinüs/kosinüs enterpolasyonu kullanan yüksek çözünürlüklü bir mutlak kodlayıcıda, kutuplar arasındaki manyetik alan gücündeki %5'lik bir değişiklik, kodlayıcı çıkışında birkaç ark dakikası değerinde bir konum hatası üretebilir ve bu, doğrudan servo konumlandırma hatasına dönüşür. Saygın kodlayıcı üreticileri, mıknatıslama sonrasında halkalarını bir gaussmetre taramasıyla karakterize eder ve genellikle sıkı toleranslar dahilinde kutup tekdüzeliğini garanti eder. kalıcılıkta ±%3'ten az değişiklik çevre boyunca.

Dış Manyetik Alan Girişimi

Güçlü harici manyetik alanlar kodlayıcının çalışmasına iki farklı şekilde müdahale edebilir. İlk olarak, güçlü bir alan, kodlayıcı halkasını kısmen demanyetize ederek sinyal genliğini kalıcı olarak azaltabilir; yüksek sıcaklıklarda zorlayıcılık seviyelerinin üzerindeki alanlara maruz kalan NdFeB halkaları için özel bir sorundur. İkincisi, yüksek akımlı motor kablolarından veya invertör anahtarlama geçişlerinden kaynaklanan başıboş AC manyetik alanlar, sensör çıkışında gürültüye neden olarak yanlış darbelere veya konum titremesine neden olabilir. Uygun kablo yönlendirmesi, kodlayıcı kablolarının ekranlanması ve motor güç kablolarındaki ferrit çekirdekler standart azaltma teknikleridir.

Sıcaklık Etkileri

Sıcaklık arttıkça tüm manyetik malzemelerin kalıcılığı azalır. Ferrit bazlı kodlayıcı halkaları için bu azalma yaklaşık olarak °C başına -%0,2 . NdFeB için yaklaşık olarak °C başına -%0,12 . -40°C ila 120°C çalışma aralığında bu, ferrit alan gücünde %32'lik bir azalmayı temsil eder; bu, tüm sıcaklık aralığında güvenilir çalışmayı sağlamak için sensörün algılama eşiği tasarımında dikkate alınmalıdır. Yüksek kaliteli kodlayıcı sistemleri, düşük sıcaklık performansı, kriyojenik sıcaklıklarda yarı iletken taşıyıcının donmasının artması nedeniyle Hall etkisi tabanlı sensörler için genellikle yüksek sıcaklıktan daha zorlu olan, tam çalışma sıcaklığı aralığı boyunca karakterize edilir ve garanti edilir.

Bir Uygulama için Doğru Manyetik Kodlayıcı Nasıl Seçilir

Manyetik kodlayıcının seçilmesi, uygulamanın gereksinimlerinin çeşitli boyutlarda sistematik olarak değerlendirilmesini gerektirir. Bu süreci aceleye getirmek ve yalnızca fiyata dayalı seçim yapmak, sahada sistem güvenilirliği sorunlarının yaygın bir kaynağıdır.

1. Gerekli çözünürlüğü ve doğruluğu tanımlayın. Tespit edilmesi gereken minimum konum artışını ve izin verilen maksimum konum hatasını belirleyin. Bu iki gereksinim birlikte gerekli kodlayıcı çözünürlüğünü ve kabul edilebilir periyodik hata spesifikasyonunu belirler. 0,1° konumlandırma doğruluğu gerektiren bir servo ekseni, ±%1 hız regülasyonu gerektiren bir konveyör hızı geri besleme döngüsünden temelde farklı bir kodlayıcıya ihtiyaç duyar.
2. birssess the environment. Sıcaklık aralığını, yağ, su, toz varlığını, kimyasallara maruz kalma durumunu ve kurulum noktasının yakınındaki herhangi bir harici manyetik alanın yoğunluğunu belgeleyin. Bu, gerekli IP koruma derecesini, sızdırmazlık tasarımını ve özel düşük parazitli sensör IC'lerinin veya ek korumanın gerekli olup olmadığını belirler.
3. Artımlı mı yoksa mutlak çıktının mı gerekli olduğunu belirleyin. Sistem başlatma sırasında bir hedef arama döngüsü gerçekleştiremezse (güvenlik nedenlerinden veya döngü süresi kısıtlamalarından dolayı), mutlak bir kodlayıcı zorunludur.
4. Alıcı denetleyiciye göre çıkış arayüzünü seçin. Kodlayıcının çıkış protokolünün (TTL, SSI, BiSS-C, EnDat, vb.) kullanılan sürücü veya PLC tarafından yerel olarak desteklendiğini veya uyumlu bir arayüz modülünün mevcut olduğunu doğrulayın. Arayüz uyumsuzluğu, entegrasyon gecikmelerinin yaygın bir kaynağıdır.
5. Mekanik uyumu kontrol edin. Şaft çapını, delik çapını (açık delikli enkoderler için), montaj flanşı boyutlarını ve izin verilen mil salgısını ve uç boşluğunu enkoderin mekanik spesifikasyonlarına göre doğrulayın.
6. Hız aralığını değerlendirin. Kodlayıcının hem beklenen maksimum hızda (sensörün frekans tepkisi ve sinyal işleme elektroniği ile sınırlı) hem de algılama gerektiren minimum hızda (mutlak kodlayıcı hedef arama veya düşük hızlı servo kontrolü ile ilgili) çalışabildiğini doğrulayın.
7. Uzun vadeli kullanılabilirliği ve desteği göz önünde bulundurun. Üretim ömrü 10 ila 20 yıl olan tasarımlar için enkoder bileşeninin eskimesi önemli bir risktir. Uzun vadeli tedarik taahhütleri kanıtlanmış köklü üreticilerin ürünlerini seçmek bu riski azaltır.

Manyetik Kodlayıcı Teknolojisindeki Son Gelişmeler

Manyetik kodlayıcı teknolojisi, öncelikle elektrikli araçların, işbirlikçi robot teknolojisinin ve minyatür tıbbi cihazların talepleri doğrultusunda hızla ilerlemeye devam ediyor.

Entegre Çip Üzerinde Kodlayıcı Tasarımları

Modern tek çipli manyetik açı sensörü IC'leri, sensör elemanlarını, analog ön ucu, ADC'yi, açı hesaplaması için CORDIC işlemciyi, enterpolasyonu ve dijital çıkış arayüzünü 4 mm × 4 mm'den küçük tek bir kalıp üzerinde entegre eder. ams AS5147U veya Allegro A33xx serisi gibi cihazlar 14 bit çözünürlük (devir başına 16.384 konum) Tek bir küçük mıknatıs kullanarak ±0,05°'den daha iyi bir doğrulukla, 10 mA'den daha az besleme akımı tüketir. Bu düzeydeki entegrasyon, yüksek çözünürlüklü mutlak konum algılamayı, daha önce çok maliyetli veya fiziksel olarak kullanışsız olduğu uygulamalarda erişilebilir hale getirdi.

Fonksiyonel Güvenlik için Manyetik Kodlayıcılar (ISO 26262 / IEC 61508)

birs electric vehicles and autonomous driving systems require safety-critical position feedback at ASIL-C and ASIL-D levels (ISO 26262), encoder manufacturers have developed redundant magnetic encoder systems. These designs integrate two or three independent sensing channels with independent signal paths, enabling cross-comparison and fault detection. Some designs achieve birSIL-D system-level safety ratings tek bir halka üzerinde yedekli manyetik izlerle eşleştirilmiş çift kalıplı sensör IC'leri aracılığıyla.

Pilsiz Çok Turlu Mutlak Kodlayıcılar

Geleneksel çok turlu mutlak kodlayıcılar, kapanma süreleri sırasında devirleri saymak için bir bataryaya ihtiyaç duyuyordu. Endüstriyel ortamlarda pil bakımı bilinen bir güvenilirlik yükümlülüğüdür. Yeni pilsiz çok dönüşlü tasarımlar, ya Wiegand etkili bir enerji toplama sistemi (dönen manyetik alandan bir devir sayacını saatlemek için kendi güç darbesini üreten) ya da güç olmadan dönüş sayısını depolamak için yüksek zorlayıcı manyetik belleğe sahip bir dişli takımı yaklaşımı kullanır. Bu yaklaşımlar, pil bakım gereksinimini tamamen ortadan kaldırırken, gücün uygulandığı andan itibaren, hatta güç kapalıyken eksen hareket ettikten sonra bile tam çok turlu mutlak konum bilgisi sağlar.

Yaygın Arıza Modları ve Bakım Konuları

Manyetik kodlayıcılar genellikle endüstriyel ortamlardaki optik tasarımlardan daha güvenilirdir ancak arızalara karşı bağışık değildirler. En yaygın arıza modlarını anlamak, mühendislerin daha sağlam sistemler tasarlamasına ve bakım ekiplerinin sorunları daha verimli bir şekilde teşhis etmesine yardımcı olur.

• Hedef halkanın manyetikliğinin giderilmesi: Güçlü harici manyetik alanlara (atölye manyetik kaldırıcıları, MRI odaları, kaynak ekipmanı) maruz kalma veya halkanın nominal manyetiklik giderme eşiğinin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda uzun süre çalıştırma nedeniyle oluşur. Semptomlar arasında, özellikle sensörün kutup başına kısa bekleme sürelerinde yeterli alan gücüne ihtiyaç duyduğu yüksek dönüş hızlarında sinyalin azalması veya olmaması yer alır.
• Hedef halkadaki fiziksel hasar: Darbe hasarı, bağlı kauçuk bileşiğinin korozyona bağlı çatlaması veya termal döngü yorgunluğu, manyetik malzemenin eksik bölümlerine neden olabilir. Bu, belirli açısal konumlarda sinyal düşüşü olarak kendini gösterir ve genellikle servo sürücülerde konum ani artışları veya hız dalgalanmaları olarak tespit edilebilir.
• Rulman aşınması nedeniyle aşırı hava boşluğu: birs bearings wear and shaft endplay increases, the air gap between the encoder ring and sensor may grow beyond the specified maximum, causing intermittent signal loss. This typically manifests as sporadic position errors that worsen as the axis speed increases.
• Sensör IC arızası: Kurulum sırasında ESD hasarı, aşırı gerilim geçici durumları veya kullanım ömrü sonu aşınması nedeniyle sensör okuma kafasındaki elektronik bileşen arızaları. Belirtiler genellikle performansın düşmesinden ziyade çıkış sinyalinin tamamen kaybıdır.
• Kablo ve konnektör arızaları: Kodlayıcı kablosundaki, özellikle konnektördeki veya esneme noktalarındaki kopuk veya aralıklı bağlantılar, saha arızalarının başlıca nedenidir. Diferansiyel sinyal iletimi (RS-422 veya sinüs/kosinüs sistemlerinde kullanıldığı gibi), tek uçlu iletimden önemli ölçüde daha fazla gürültüye dayanıklıdır ve mümkün olan her yerde belirtilmelidir.

Dijital kodlayıcı arayüzlerine (BiSS-C, EnDat, HIPERFACE) sahip çoğu modern endüstriyel sürücü sistemi, sinyal kalitesini, besleme voltajını ve kodlayıcı sıcaklığını sürekli olarak izleyen yerleşik teşhis işlevlerini içerir. Bu teşhisler, kötüleşen sinyal koşullarını işaretleyerek kestirimci bakımı mümkün kılar Üretimi durduran bir arızaya neden olmadan önce Bu, sürücüye tanısal geri bildirim sağlamayan daha basit artımlı TTL arayüzüne göre önemli bir operasyonel avantajdır.