拆解絕對(duì)值編碼器，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀(guān)察其工作原理。

拆解絕對(duì)值編碼器，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀(guān)察其工作原理。

為了進(jìn)一步搞清楚絕對(duì)值編碼器的內(nèi)部工作原理，我們從一臺(tái)正在使用的電機(jī)上面拆下了一臺(tái)編碼器進(jìn)行研究。這是一款重載編碼器，外殼的防護(hù)等級(jí)為IP65，包括一組固定軸承。它還可以在更寬的溫度范圍內(nèi)工作，所擁有的特定單元每旋轉(zhuǎn)生成超過(guò)8000個(gè)計(jì)數(shù)的位，通過(guò)所謂的SSI連接以二進(jìn)制形式提供位置信息。

首次使用工業(yè)編碼器時(shí)，SSI協(xié)議可能還比較陌生。SSI（串行同步接口）是一種廣泛用于連接絕對(duì)位置傳感器和控制器的串行接口。SSI使用控制器發(fā)出一系列時(shí)鐘脈沖，以初始化傳感器的閾值輸出。典型的SSI連接有6根導(dǎo)線(xiàn)。2個(gè)用于時(shí)鐘信號(hào)，2個(gè)用于數(shù)據(jù)，2個(gè)用于電源和接地。因?yàn)榭刂破魈峁r(shí)鐘脈沖，所以編碼器不需要生成時(shí)鐘。編碼器每次接收時(shí)鐘脈沖時(shí)，都會(huì)向移位寄存器的輸出管腳輸出新的數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)流鏡像12或14個(gè)代表特定軸位置的二進(jìn)制位，然后重復(fù)。



產(chǎn)品包括電子設(shè)備和編碼器外殼。電纜在機(jī)箱背面的接頭處終止。

當(dāng)我取下盒子的時(shí)候，我有一點(diǎn)驚訝。盒子的內(nèi)部實(shí)際上是中空的。顯示的不是編碼器內(nèi)部，而是另一個(gè)小金屬外殼。因此，外殼將密封元件，并為編碼器軸提供堅(jiān)固的軸承。



內(nèi)殼擰入編碼器的軸。根據(jù)壓接方法，必須使絕對(duì)值編碼器的實(shí)際電子設(shè)備露出。

像這個(gè)電機(jī)這樣的絕對(duì)值編碼器經(jīng)常被稱(chēng)為韋根線(xiàn)傳感器，因?yàn)樗褂猛€(xiàn)來(lái)感知旋轉(zhuǎn)。韋根線(xiàn)實(shí)際上是特別準(zhǔn)備的Vicat合金鋼絲（釩鐵鈷等）。特殊材料可提供硬磁殼和軟磁芯。外殼對(duì)磁化有很高的耐受性。如果磁鐵位于電線(xiàn)附近，外部外殼將從磁場(chǎng)中屏蔽內(nèi)部軟核，直到磁場(chǎng)足夠高。在這種情況下，包括外殼和核心的整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)將立即改變磁化強(qiáng)度。極性。此切換以微秒為單位發(fā)生。這種轉(zhuǎn)換被稱(chēng)為威根特效應(yīng)。



韋根效應(yīng)的一個(gè)重要特征是，每個(gè)磁極化反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量是恒定的，即使在緩慢產(chǎn)生的情況下，也不會(huì)完全依賴(lài)于外部磁場(chǎng)的變化率。使用威根特效應(yīng)的一般用途是在線(xiàn)圈中央放置威根特鋼絲，將兩個(gè)磁鐵安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，根據(jù)磁化生成脈沖。



在PCB的中心，有Melexis芯片和可能的ARM微控制器。

編碼器中的一對(duì)旋轉(zhuǎn)磁鐵使威根特線(xiàn)傳感器每旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生兩個(gè)脈沖。但是，如果維甘特線(xiàn)每轉(zhuǎn)只產(chǎn)生兩個(gè)脈沖，您可能會(huì)懷疑如何從編碼器獲取4096的不同代碼。答案在PCB的另一側(cè)。板中央有Melexis的特殊霍爾效應(yīng)傳感器。傳統(tǒng)的平面孔技術(shù)只對(duì)垂直于IC表面施加的磁通密度敏感。但是，Melexis芯片由于CMOS芯片使用了特殊的材料，所以對(duì)平行于IC表面施加的磁通密度很敏感。這允許芯片使用磁通密度的定向分量解碼0到360度的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置或角度位置。



在編碼器板上找到的其他可識(shí)別芯片只有閃存芯片，可能是用來(lái)追蹤編碼器從哪里開(kāi)始的。板上有別的小芯片，這應(yīng)該是ARM處理器，但芯片沒(méi)有明確標(biāo)記。
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