МАГНИТНЫЕ ЭНКОДЕРЫ: ОСОБЕННОСТИ, КОНСТРУКЦИЯ, ВИДЫ, ПРИМЕНЕНИЕ

Формирование исходных данных для их передачи средствам автоматики производится полевыми устройствами, называемыми датчиками. Считывая информацию о положении, перемещении или скорости, преобразователи сигналов выполняют одну из главных задач автоматизированных систем управления. Среди большого числа имеющихся сенсорных технологий особое место занимает магнитный механизм кодирования. Датчики, работающие на его основе, называют магнитными энкодерами. 

Особенности и конструкция

Угловой и линейный магнитный энкодер относятся к наиболее эффективным, надежным и точным средствам позиционирования. Процесс считывания данных реализуется бесконтактно на основании эффекта Холла или другой магнитной технологии. Механизм кодирования принимает информацию о местоположении и скорости, после чего преобразованный сигнал передается в систему управления. Магнитные сенсоры относятся к одному из видов энкодеров, которые при помощи встроенных датчиков определяют изменение магнитных полей от вращающегося намагниченного колеса или кольца. Конструктивно сенсорное устройство состоит из трех основных компонентов:

• чувствительной схемы;
• вращающегося колеса или кольца;
• ряда магнитных полюсов, расположенных по всей окружности колеса/кольца.  

По мере вращения колесо с нанесенными на него полюсами проходит мимо магнитного датчика. Магнитное поле полюсов вызывает определенный отклик в датчике, который фиксируется электрической чувствительной схемой. Здесь происходит преобразование полученных сигналов в цифровую форму, после чего закодированные данные передаются на управляющее устройство. Разрешающая способность магнитного энкодера определяется:

• числом пар магнитных полюсов на полюсе кольца/колеса;
• количеством датчиков;
• типом электрической цепи.

Положительным качеством преобразователя магнитного типа является его способность работать в самых тяжелых условиях эксплуатации. Это объясняется его стойкостью к воздействию таких вредных факторов окружающей среды как пыль, влага, экстремальные температуры, механические воздействия. Поэтому при наличии сложных производственных условий целесообразно устанавливать абсолютный магнитный энкодер. Купить его можно прямо сейчас на сайте ООО «А-К-С». 

Виды магнитных датчиков 

Аналогично оптическому типу преобразователей, магнитные датчики используют тот же принцип определения положения. Отличие состоит в использовании магнитных полей, а не источника света (светодиода). В свою очередь магнитные энкодеры подразделяются на три основных типа:

• датчики вращения шестерни;
• магниторезистивные;
• датчики с эффектом Холла.

Магнитный энкодер вращения шестерни относится к простейшим формам сенсоров. Конструктивно состоит из магнитного датчика и ферромагнитной шестерни с зубьями. При прохождении зубьев мимо датчика, изменяющееся магнитное поле генерирует импульс напряжения, который может быть преобразован в скорость. Недостатком такого типа энкодера является ограниченность его разрешения, связанная с неизменным числом зубьев шестерни.

Магниторезистивный датчик состоит из массива узорчатых тонкопленочных резисторов, которые закреплены вдоль колеса с альтернативными магнитными областями. По мере вращения области проходят мимо матрицы датчиков. В результате выходное сопротивление изменяется и создает синусоидальный сигнал. Преимущество энкодеров этого типа состоит в более высоком разрешении по сравнению с магнитными датчиками с переменным сопротивлением. Но в то же время они имеют относительно большие размеры, что вызывает трудности при установке и увеличивает их стоимость.

Конструкция энкодеров, работающих на основе эффекта Холла, состоит из слоя полупроводникового материала, подключенного к источнику питания. При прохождении магнитной области на колесе/кольце мимо датчика эффекта Холла, взаимодействие генерирует скачок напряжения. Амплитуда и частота магнитного всплеска могут быть использованы для определения скорости и перемещения. Подобные сенсорные устройства отличаются компактностью, большей разрешающей способностью, высокой надежностью. 

Область применения 

Абсолютный магнитный энкодер предназначен для обеспечения надежной цифровой обратной связи в самых сложных эксплуатационных условиях. В отличие от датчиков с оптической технологией кодирования, магнитные преобразователи являются более стойкими при работе в неблагоприятных загрязненных средах. Это объясняется использованием бесконтактного метода обнаружения, в основе которого лежит изменение магнитных полей.

Магнитные сенсоры стабильно работают в местах, где требуются широкие температурные характеристики, высокая виброустойчивость, ударопрочность, герметичность. Одними из частых областей применения являются сталелитейные, лесопильные производства, целлюлозно-бумажная промышленность.

Ярким примером высокой прочности, надежности и долговечности может служить программируемый магнитный энкодер as5600. Бесконтактная система датчика способна измерять абсолютный угол диаметрального осевого магнита. Прочная конструкция корпуса исключает негативное воздействие однородных внешних рассеянных магнитных полей. Существенными преимуществами энкодера являются и встроенная функция автоматического снижения энергопотребления, простота программирования, высокое разрешение, большая гибкость при угловом отклонении. Предназначен для широкого промышленного применения.