德國(guó)HEIDENHAIN 海德漢值編碼器的原理及應(yīng)用
HEIDENHAIN 海德漢值編碼器是利用霍爾型傳感器對(duì)于磁場(chǎng)變化感應(yīng)而工作的編碼器，也稱為霍爾磁電值編碼器，與光學(xué)式值編碼器一樣，為非接觸式值，用于測(cè)量整個(gè)360°范圍內(nèi)的角度。
霍爾磁電值編碼器工作原理有多種，主要的是如下兩種（如圖）
磁場(chǎng)周邊感應(yīng)型：
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磁場(chǎng)下方（上方）感應(yīng)型：
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永磁體N/S將在空間產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，這樣的磁場(chǎng)存在類似于“地圖”，下圖為磁場(chǎng)“地圖”示意圖：
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測(cè)量角度時(shí)，HEIDENHAIN 海德漢編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)雙極磁鐵，霍爾元件可以檢測(cè)到磁鐵的磁場(chǎng)變化，獲得一個(gè)模擬量周期曲線，經(jīng)過(guò)模擬前端的A/D轉(zhuǎn)換和DSP計(jì)算芯片處理而獲得位置變化，如有4個(gè)霍爾組件，可獲得對(duì)角布置傳感器的差分信號(hào)的變化曲線，通過(guò)內(nèi)部芯片的比較，可以更好地去除由于外部磁場(chǎng)、溫度所帶來(lái)的偏差，獲得更高的準(zhǔn)確度。為實(shí)現(xiàn)這一功能，計(jì)算芯片采用了坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)（CORDIC）技術(shù)，來(lái)計(jì)算Hall陣列信號(hào)的角度和幅值。講的通俗一點(diǎn)，就是磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)“地圖”，多個(gè)磁感應(yīng)霍爾傳感器識(shí)別“地圖”，并感應(yīng)“地圖”變化，計(jì)算出位置（角度）。
因高速DSP計(jì)算芯片的出現(xiàn)及坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)（CORDIC）技術(shù)，這種A/D轉(zhuǎn)換、識(shí)別、比較、計(jì)算、快速輸出才能夠得以實(shí)現(xiàn)，這也是近年磁電值編碼器能高速發(fā)展的原因。
由于永磁體的磁場(chǎng)基本上變化很小，這種“地圖”識(shí)別就是“值”的，這種角度測(cè)量方式可即時(shí)指示磁鐵的角度位置，其分辯率目前已有達(dá)到16位，并能夠以數(shù)字化數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。

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然而盡管目前HEIDENHAIN 海德漢值編碼器有些已經(jīng)達(dá)到了16位的高分辨率，但是精度卻無(wú)法和光學(xué)值編碼器相比，因?yàn)橛来朋w的穩(wěn)定性，受外界磁場(chǎng)、溫度的變化仍然是存在的，更主要的是，永磁體的材料的特性使N/S分界及磁場(chǎng)分布無(wú)法達(dá)到很高的精度，而無(wú)法與光學(xué)刻線精度相比，這就限制了這種磁電編碼器精度的提高，過(guò)分提高磁電值編碼器的分辨率也就失去了意義。
HEIDENHAIN 海德漢值編碼器不僅僅是單圈值，通過(guò)增加機(jī)械齒輪組同樣可以實(shí)現(xiàn)多圈的值測(cè)量，而上有些較通用的做法是磁電方法與光學(xué)方法在單圈與多圈齒輪組上的混合應(yīng)用。
磁電值編碼器的優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：非接觸式測(cè)量，值信號(hào)，不怕干擾、停電。
沒(méi)有光學(xué)組件，不怕振動(dòng)、灰塵、潮濕。
溫度范圍寬，可經(jīng)受高低溫沖擊。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝寬容度大。
沒(méi)有多碼道，錯(cuò)碼率低。
缺點(diǎn)：模數(shù)轉(zhuǎn)換，犧牲響應(yīng)速度。
精度有限。
其中，與光學(xué)編碼器比較，不怕振動(dòng)、灰塵、潮濕、可經(jīng)受高低溫沖擊，這些特性在某些應(yīng)用領(lǐng)域，如精度要求不高，但使用條件惡劣的情況下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于光學(xué)值編碼器，這些正在為越來(lái)越多人的認(rèn)識(shí)，這其中，磁電值編碼器應(yīng)用的*當(dāng)屬德國(guó)STEGMANN的ATM60了。
德國(guó)STEGMANN公司（現(xiàn)已經(jīng)與德國(guó)SICK合并）是較早將磁電值編碼器推向市場(chǎng)的廠家之一，其代表作就是ATM60多圈值了，推出已近十年，其設(shè)計(jì)以抗振動(dòng)達(dá)到20G（一般光學(xué)碼盤為10G），適用于鋼鐵、冶金、起重機(jī)械、工程機(jī)械及沖壓機(jī)械等振動(dòng)較嚴(yán)重的場(chǎng)合，以不怕潮濕與灰塵，外殼防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67（轉(zhuǎn)軸IP65），適用于港口機(jī)械、水利機(jī)械、環(huán)保機(jī)械等水氣、海風(fēng)環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。在國(guó)內(nèi)的引進(jìn)設(shè)備，如寧波北侖港的進(jìn)口起重設(shè)備，寶鋼的進(jìn)口設(shè)備中，都有這款編碼器的影子， 而在國(guó)內(nèi)的一些出口項(xiàng)目和重點(diǎn)工程項(xiàng)目中，如上海振華港機(jī)的出口項(xiàng)目，上海寶鋼的煉鋼氧槍定位改造項(xiàng)目，四川二灘的閘門高度控制改造項(xiàng)目中，都選用了這一款編碼器，適用效果的確令客戶滿意。
可喜的是，這樣的磁電值編碼器國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而上海精浦機(jī)電不僅僅實(shí)現(xiàn)了單圈值磁電編碼器，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了齒輪組真多圈的磁電（或混合型）值編碼器，性能指標(biāo)*達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品水平（如ATM60），經(jīng)過(guò)幾年的使用下來(lái)，已經(jīng)廣泛獲得如軍工、水利、鋼鐵、工程機(jī)械等各方面用戶的好評(píng)。

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