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M i c r o c o n t r o l l e r s &E m b e d d e d S y s t e m s 2020年第2期w w w .m e s n e t .c o m .c n
基于K E A 8和A S 5048A 高效磁编码器设计 李安福
(西安铁路信号有限责任公司，西安710100
便民充值)摘要：设计了一种基于K E A 8和A S 5048A 的磁编码器㊂本设计既输出伺服电机控制所需的增量编码器信号, 又输出电机转子位置信号，并且这两种信号采用同一根电缆传输，分时复用，提高了系统的适用性㊁紧凑性和性价比㊂关键词：磁编码器；增量编码器;K E A 8;A S 5048A
中图分类号:T P 212 文献标识码:A
H i g h -e f f i c i e n c y M a g n e t i c E n c o d e r D e s i g
n B a s e d o n K E A 8a n d A S 5048A L i A n f u
(X i a n R a i l w a y S i gcrpd-366
硬件加密设备
n a l C o .,L t d .,X i a n 710100,C h i n a )A b s t r a c t :A m a g n e t i c e n c o d e r b a s e d o n K E A 8a n d A S 5048A i s d e s i g n e d .T h i s d e s i g n n o t o n l y o u t p u t s t h e i n c r e m e n t a l e n c o d e r s i g
n a l n e e d e d f o r s e r v o m o t o r c o n t r o l ,b u t a l s o t h e p o s i t i o n s i g n a l o f t h e m o t o r r o t o r .T h e t w o k i n d s o f s i g n a l s a r e t r a n s m i t t e d b y烫发杠子
t h e s a m e c a -b l e ,t i m e d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g .I t i m p r o v e s t h e a p p l i c a b i l i t y ,c o m p a c t n e s s a n d c o s t -e f f e c t i v e n e s s o f t h e s y s t e m.K e y w
o r d s :m a g n e t i c e n c o d e r ;i n c r e m e n t a l e n c o d e r ;K E A 8;A S 5048A 引 言
B L D
C (无刷直流电机)和P M S M (
永磁同步电机)的伺服控制通常需要同时获得转子位置信息和精度较高的角度增量信息㊂电机控制器根据转子位置信息控制3相桥的相应高边和低边MO S 管的开启或关断，控制电机三相绕组的电流大小和流向最终控制电机转动的快慢和方向，以实现电机的快速启动㊁停止㊁变向和变速控制等㊂转子位置信息通常用3个H A L L (
霍尔)传感器来获得㊂而为了实现精度更高的位置和速度伺服控制，就需要精度较高的角度增量信息，这通常用编码器信号来获得，编码器可实现每圈高达上千个脉冲的分辨率㊂根据编码器信号的周期㊁数量可快速㊁精确地确定电机转动的角速度㊁角位移等参数，同时根据编码器两路信号的相位关系可快速确定电机转动方向㊂
编码器通常有光电编码器㊁旋转变压器㊁磁编码器等类型㊂其中，磁编码器出现最晚，技术也最先进，它具有分辨率高㊁成本低㊁非接触㊁间隙大㊁耐高温㊁耐污染腐蚀㊁耐灰尘㊁抗震动等，可广泛适用于B L D C 和P M S M ㊂按磁铁的安装方式，磁编码器分为在轴式(O n a x i s
)和离轴式(O f f a x i s )㊂而在轴式具有磁铁尺寸小㊁成本低㊁装配简单㊁装配精度要求低等特点㊂本文采用在轴式方案㊂蔬菜保鲜柜
1 工作原理
本设计主要由信号处理板㊁旋转磁铁㊁磁铁安装机构㊁外壳等组成㊂信号处理板上有磁传感器芯片㊁C P U 等㊂磁编码器的核心是磁传感器芯片A S 5048A 与旋转磁铁之
间的感应和测量，其工作原理如下：磁体的材料为N d F e B (钕铁硼)，形状为圆柱形，尺寸为ϕ8ˑ3mm 2
,KKS689
在水平面上被磁化成N S 两极，产生A S 5048A 所需磁场分布空间,
如图1所示，磁铁与A S 5048A 之间的间隙为0.5~3.0mm ㊂磁铁的中心轴线㊁A S 5048A 上的霍尔传感器阵列的中心㊁与电机轴的旋转中心三条轴线保持重合㊂当磁铁与电机轴同步旋转时，将产生同步变化的旋转磁场㊂磁体当沿一定半径的圆周旋转360ʎ时，在圆周上产生的垂直方向(Z 方向)磁场B Z 是按正弦变化的㊂另外，为了达到最佳测量精度，垂直场B Z 在N S 两极之间移动时，也应具有较宽的线性范围，如图2所示㊂
图1 位置关系㊁磁场分布及霍尔传感器分布图
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