摘要

在工業(yè)自動化和運動控制領域，性能最優(yōu)化很大程度上影響著用戶對于編碼器技術的選擇。通過本文，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。本文同時向您介紹鐵姆肯公司磁式編碼器如何利用專利的霍爾效應技術以幫助達到精度和可靠性的最大化。

介紹

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

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

光電、旋轉變壓器和磁編碼技術

光電編碼器技術

光電編碼器是利用光柵感應產生信號。穩(wěn)定的信號往往取決于清晰、持續(xù)的光束。任何材料的污染都會阻礙光源并引發(fā)信號干擾和編碼失效。除此以外，伺服系統(tǒng)在潮濕的溫度下會引發(fā)旋轉碼盤上的冷凝從而增加了失效的可能性。對于一個典型的光電編碼器來講，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。從結果來看，光學編碼器對于撞擊和振動是很脆弱的，這會直接導致旋轉光碼盤或傳感器的損壞。傳統(tǒng)的解決方案包括對光電編碼器進行封裝，使其包裝更堅固。很多光電編碼器廠家試圖通過研發(fā)產品密封性使其具有更好的抗振動、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品體積更大，成本更高。

旋轉變壓器技術

相對于光電編碼器來說，旋轉變壓器是更穩(wěn)定的選擇。典型的無刷旋變往往由兩個靜態(tài)線圈構成，達到90度的機械相差。結構材質和信號產出的方式給旋轉變壓器創(chuàng)造穩(wěn)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(tǒng)的成本往往比光電和磁式編碼器高很多。他們需要一個分解器將數字整流器集成到電路上并放置在較遠的區(qū)域，這樣需要提供布線來執(zhí)行低級信號。布線會增加安裝的復雜性，安裝維護起來也不方便。

磁式編碼器技術

先進的磁式編碼器技術使得緊湊、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，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申請專利，從而在耐久的磁碼盤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填滿，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影響磁編碼器的可靠性。

磁編碼器還能對抗撞擊和振動。比起光電編碼器，傳感器和磁碼盤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，徑向跳動的總公差高達2.5mm，這大大減少了碼盤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

鐵姆肯公司提供了兩種經濟的磁式編碼器技術形式——整合封裝的編碼器設計和單個芯片的Timken?MPS線性編碼器集成電路，兩種方式都使用了霍爾效應技術且都很容易集成到客戶現有的設計方案中。

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化，尤其在一些無刷或有刷伺服和小型步進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，開路集電極和線驅動輸出等特性。

結論

比起傳統(tǒng)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、高溫和強烈震動的嚴苛環(huán)境下更為適用。融合了霍爾技術的磁性編碼器在步進電機自動化舞臺照明系統(tǒng)，工業(yè)自動化系統(tǒng)的SchneiderMDrive?驅動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被成功地應用在汽車動力轉向系統(tǒng)、步進電機驅動、礦車、測量系統(tǒng)、醫(yī)療設備、照明系統(tǒng)以及越野設備上的傳動傳感器。

在選擇一款合適的編碼器應用技術時，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合，編碼器往往受到操作環(huán)境的影響無法發(fā)揮最佳性能，而磁式編碼器技術恰恰能滿足客戶這樣的需求，且成本相對更為低廉。