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磁性編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
磁性編碼器主要部分由磁阻傳感器、磁鼓、信號處理電路組成。將磁鼓刻錄成等間距的小磁極，磁極被磁化后，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期分布的空間漏磁場。磁傳感器探頭通過磁電阻效應(yīng)將變化著的磁場信號轉(zhuǎn)化為電阻阻值的變化，在外加電勢的作用下，變化的電阻值轉(zhuǎn)化成電壓的變化，經(jīng)過后續(xù)信號處理電路的處理，模擬的電壓信號轉(zhuǎn)化成計算機(jī)可以識別的數(shù)字信號，實現(xiàn)磁旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼功能。
磁鼓充磁的目的是使磁鼓上的一個個小磁極被磁化，這樣在磁鼓隨著電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，磁鼓能產(chǎn)生周期變化的空間漏磁，作用于磁電阻之上，實現(xiàn)編碼功能。磁鼓磁極的個數(shù)決定著編碼器的分辨率，磁鼓磁極的均勻性和剩磁強弱是決定編碼器結(jié)構(gòu)和輸出信號質(zhì)量的重要參數(shù)。下圖：磁鼓表面的磁極分布
磁阻傳感器是磁阻敏感元件做成，磁阻器件可以分為半導(dǎo)體磁阻器件和強磁性磁阻器件。為了提高信號采樣的靈敏度，同時考慮到差動結(jié)構(gòu)對敏感元件溫度特性的補償效應(yīng)，一般在充磁間距λ內(nèi)，刻蝕2個位相差為丌／2的條紋，構(gòu)成半橋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。如下圖：
同時，為了提高編碼器的分辨率，可以在磁頭上并列多個磁阻敏感元件，在加電壓的情況下，磁阻元件通過磁鼓旋轉(zhuǎn)輸出相應(yīng)正弦波。其原理可簡單解釋：磁鼓產(chǎn)生NS的磁場作圓周運動,磁阻元件做成的傳感器隨磁場變化電阻也隨之變化，并感測出SinA，SinB 兩個電壓波形。磁阻傳感器的構(gòu)造如圖，由8個磁阻分為兩組相距1/4 NS間距。在Mr1， Mr2與Mr3，Mr4的接點處可檢出Sin電壓波形，同樣原理在Mr1‘，Mr2‘與Mr3‘，Mr4‘的接點處可檢出SinB電壓波形。
磁阻元件構(gòu)成的磁阻傳感器等效圖
從磁阻傳感器輸出的兩路波形
信號處理電路：SinA，SinB 信號到達(dá)信號處理電路后，為了能在cpu取樣的范圍內(nèi)，需對波形進(jìn)行調(diào)整。首先AB相信號需先做DC電壓準(zhǔn)位調(diào)整，使AB相信號直流準(zhǔn)位位于DSP A/D取樣電壓范圍的中點，且振幅不超過取樣電壓范圍，AB相信號再經(jīng)過模擬濾波器及數(shù)字濾波器，將高頻及諧波濾除后， 通過DSP高速運算能力實時地將計算出位置和速度；另外還有一種處理方法是將SinA、SinB 信號直接通過信號處理電路轉(zhuǎn)換成方波后再進(jìn)DSP。后者可能軟件處理起來更方便一些。
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