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绝对位置编码器是如何工作的?

编辑:Hengstler(亨士乐)编码器    发布时间:2022-05-27 09:01:45

摘要:Hengstler编码器中旋转的一对磁铁使韦根线传感器每转发出两个脉冲。但你可能想知道,当维根导线每转仅产生两个脉冲时,如何从编码器中获得4096个不同的代码。在电路板的中间是Melexis的特殊霍尔传感器IC。传统的平面霍尔技术仅对垂直于IC表面的磁通密度敏感。
绝对位置编码器是如何工作的?

我们最近尝试着从电机上拆除了Hengstler编码器系统,是一款为重载设计的,具有IP65外壳,包括一个坚固的轴承。它还可以在更宽的温度范围内工作。它特定单元每转可输出8000多个计数位,并通过所谓的SSI连接以二进制形式提供位置信息。

如果您是工业编码器的新手,SSI协议可能是新的知识点。SSI(串行同步接口)是一种广泛使用的串行接口,用于连接绝对位置传感器和控制器。SSI使用控制器发出一系列时钟脉冲,以初始化传感器的阈值输出。典型的SSI连接有六根导线:两根用于时钟信号,两根用于数据,两根用于电源和接地。控制器提供时钟脉冲,因此编码器不必生成时钟。每次Hengstler编码器接收到时钟脉冲时,它都会在移位寄存器的输出引脚上提供一个新的数据位。数据流反映代表特定轴位置的二进制12或14位,然后重复。

绝对位置编码器是如何工作的?

该产品包含电子设备和编码器外壳。电缆末端位于机箱背面的连接器中。

当取下外壳的时候,有一点让人惊讶:外壳内部基本上是空的。你看到的不是编码器的内部,而是另一个较小的金属外壳。因此,外壳对元件进行密封,并确保编码器轴上有一个坚固的轴承。

绝对位置编码器是如何工作的?

内壳用螺钉固定在旋转编码器轴上。由于压接过程,绝对编码器的实际电子元件必须暴露出来。

像这种电机这样的绝对编码器通常被称为威根线传感器,因为它们使用威根线来感应旋转。韦根线实际上是一种特制的维卡合金线(如钒铁钴)。由于材料的特殊性,它有一个硬磁外壳和一个软磁芯。外壳具有高磁化电阻。当磁铁靠近导线放置时,外壳会屏蔽内部软核,使其免受磁场的影响,直到磁场足够高,此时整个导线(包括外壳和磁芯)会快速切换磁化极性。这种切换发生在几微秒之内。这种转换就是所谓的威根效应。

绝对位置编码器是如何工作的?

韦根效应的一个重要特征是,任何磁极化反转产生的能量都是恒定的,并且与外部磁场的变化率完全无关,即使它发生得很慢。利用韦根效应的一个典型应用是将韦根线放置在线圈的中心,并将两个磁铁连接到旋转轴上,以根据磁化产生脉冲。

绝对位置编码器是如何工作的?

在主板的中央是一个Melexis芯片,可能还有一个ARM的MCU。

Hengstler编码器中旋转的一对磁铁使韦根线传感器每转发出两个脉冲。但你可能想知道,当维根导线每转仅产生两个脉冲时,如何从编码器中获得4096个不同的代码。答案在 PCB 的另一面。在电路板的中间是Melexis的特殊霍尔传感器IC。传统的平面霍尔技术仅对垂直于IC表面的磁通密度敏感。然而,由于在CMOS芯片上使用了特殊材料,Melexis芯片对平行于IC表面的磁通密度非常敏感。这允许芯片使用通量密度的方向分量来解码从0到360度的绝对旋转或角度位置。

绝对位置编码器是如何工作的?

我们在Hengstler编码器板上发现的唯一其他可识别芯片是一个闪存芯片,可能用于跟踪编码器的起始位置。电路板上还有一块芯片,我们怀疑它是ARM处理器,但芯片上没有明确的标签。

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