角度测量与安装
磁体 / Magnet
提供被测磁场的永磁体,看材料、充磁方式与几何公差三类参数
材料怎么选
钕铁硼剩磁高、温度系数约 -0.1 %/℃,高温下有不可逆退磁风险,要按最高工作温度选耐温等级;钐钴剩磁略低但温漂小、耐高温;铁氧体剩磁低、成本低、耐蚀性好。
烧结磁体剩磁高,粘接(注塑、橡胶)磁体易做复杂形状与多极,但剩磁较低、一致性要单独评估。用一种工艺的样品验证出来的结果,不能直接代替另一种工艺的方案验证。
充磁方式决定用法
对径(diametric)充磁的圆片或圆柱,一圈只有一对极,用于在轴单对极测角;沿圆周交替充磁的多极磁环用于离轴或多对极场合;轴向充磁的块状磁体多用于开关与到位检测。
「径向(radial)」指沿半径方向充磁,与对径充磁不是一回事,下料时容易搞错。
牌号之外还要管什么
牌号只规定剩磁、矫顽力与耐温,不规定充磁均匀性与几何公差,而这两项直接进入角度误差:充磁中心与几何中心不重合就是偏心,多极磁环各极宽度不一致就是极间误差。采购规格里要把这两项单独写明并抽检。
磁铁座与转轴的材料同样重要。铁素体、马氏体类不锈钢(例如 430)是导磁的,会分流和扭曲磁场;需要非导磁时应选奥氏体不锈钢、铝或工程塑料,并注意加工后可能残留的弱磁性。
要点提示
磁体的温度系数会直接进入按幅值工作的器件(线性霍尔、开关阈值)的误差预算;只用磁场方向的角度器件受其影响很小。选型顺序是先看芯片规格给出的磁场检测范围,再反推磁体牌号与尺寸。
常见误区
每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。
01
牌号越高,角度越准
牌号高只代表场更强、更耐温。角度精度取决于充磁均匀性、几何公差与安装,这些都不在牌号里。
02
径向充磁就是对径充磁
径向是沿半径方向,对径是沿直径方向一半 N 一半 S。单对极在轴测角需要的是对径充磁。
03
不锈钢都不导磁
430 等铁素体不锈钢是导磁的,用作转轴或磁铁座会显著改变磁场分布。
相关系列
正文涉及的原理与指标,在这些产品系列上用得到。
KTM52 系列
21 位高精度 AMR 角度编码器
21 位分辨率,一键自校准后 INL ±0.015°(典型值),最高 60000 rpm
查看产品KTM53 系列
离轴 AMR 角度编码器
AMR 配合垂直霍尔与数字算法实现离轴测量,校准后 INL ±0.03°(典型值)
查看产品KTM59 系列
高速 TMR 磁编码器
双 16 bit 2M SAR ADC,单对极细分 24 bit,最高 180,000 rpm
查看产品KTH71 系列
自校准霍尔磁编码器
内置自动非线性校准(ANLC),无需复杂外部干预,在轴 INL 优于 ±0.1°
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气隙 / Air gap
磁铁工作面到芯片感应面之间的距离
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对极数 / Pole pairs
磁环沿圆周的 N-S 磁极对数,一对极为一个信号周期
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偏心与安装公差
转动中心、磁铁中心与芯片感应中心不重合,是最常见的系统误差来源
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在轴 / In-axis
磁铁装在轴端,芯片感应中心与转轴同心
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离轴 / Off-axis
芯片不在转轴中心,从磁铁或磁环侧面读取磁场
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杂散场 / Stray field
靶磁铁以外叠加到芯片上的磁场,会改变合成磁场方向
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