磁旋转编码器工作原理简介

单磁极式磁编码器的核心结构如图所示,上方为永磁体,下方为霍尔芯片,芯片上的4个阴影为霍尔器件。根据霍尔效应,在永磁体磁场的作用下，4个霍尔器件可以感应出相应的电压值, 当永磁体匀速旋转一周，4个霍尔器件感应到的电压波形为四路正弦波形,且相位相差90°。因此，可根据返回电压的大小，得到磁铁转角值。

只要芯片一上电，即可返回该位置下的电压值，因此无需电池即可记录当前位置。值得一提的是，这种芯片既可以当作绝对式编码器使用(通过串行总线输出)，也可以当作增量式编码器使用(ABZ)。

2.多磁极式编码器

单磁极式编码器一般为轴式测量，要求编码器安装在被测轴的轴端面，这种安装方式无法满足机器人关节中空走线要求，因此离轴式多磁极编码器营运而生。

多磁极单圈

多磁极单圈编码器

多磁极单圈编码器主要有环形磁栅和传感器组成。如果磁盘已磁化，其圆周上布置交替排布的磁极。工作时，下方的传感器检测磁栅旋转时磁场的变化，并将此信息转换为正弦波。这种编码器为增量ABZ输出。

多磁极多圈

多磁极多圈编码器

多磁极旋转编码器主要由环形磁环和读数头组成，如图3所示。典型的案例即为UR机械臂关节内使用的雷尼绍AksIM系列绝对式中空磁编码器。其中，环形磁栅采用一种称为Nonius原理的编码方案。具体来说，环形磁栅由两个同心的，N&S交替排布的磁道构成。两个磁道的磁极数量不同，通常相差一个磁极。例如，外轨道可以具有32个磁极，而内轨道则可以具有31个磁极。围绕磁盘，内轨道和外轨道之间的磁极对准在不断变化。在磁盘周围的任何给定位置，内磁极和外磁极之间的偏移角都是唯一的。

编码器工作时，位于读数头上的两个磁场传感器在穿越N级和S级时会分别产生一个正弦信号。这两个信号之间的相移对于磁盘周围的每个位置都是唯一的。读数头会将这种模拟相移转换为数字信号，每一个数字信号对应磁环上唯一的旋转位置。

3.结论

由于磁敏元件的输出信号强度和磁极的间距成正比，因此磁编码器的分辨率无法像光电编码器那样做的很高。但从另一方面考虑，光电编码器容易收到灰尘、等外界环境因素影响，且光栅非常脆弱，也为安装和维修带来了困难。因此，磁编码器是替代光电编码器一个很好的选择。