磁编码器广泛应用于需要精确位置（相对或绝对值）、速度和方向检测的场合。它们通过检测由附着在旋转或线性目标上的磁体所产生的磁场变化来工作。
1. 磁编码器芯片类型
1.1 霍尔效应芯片
原理： 通过检测导体在磁场中产生的横向电压（霍尔效应）来感应磁场强度。
应用场景： 旋转编码器、线性编码器、电机控制等。
1.2 磁阻式芯片对比
| 类型 | TMR（隧道磁阻） | AMR（各向异性磁阻） | GMR（巨磁阻） |
|---|---|---|---|
| 原理 | 基于量子隧道效应（铁磁/绝缘/铁磁三明治结构） | 铁磁材料晶格方向引起的电阻各向异性 | 自旋相关散射（交替磁性/非磁性多层结构） |
| 灵敏度 | 超高（可达10mV/V/Oe） | 中等（约3mV/V/Oe） | 较高（约8mV/V/Oe） |
| 成本 | 高 | 低 | 中 |
| 特点 | 超高灵敏度，纳米级精度，低温漂，方向性强 | 成本效益好，耐温范围广，线性好 | 动态范围宽，抗干扰强，多层结构稳定 |
| 测量极限 | 零磁场/极弱磁场测量 | 高磁场/高鲁棒性 | 宽范围/高频动态磁场 |
| 失效模式 | 零磁漂移自校准 | 过载时稳定饱和 | 自动滤除超高频干扰 |
| 系统整合 | 适合超低功耗可植入设备 | 可用于安全关键系统 | 可集成高速数字接口 |
2. 用于磁编码器的磁环类型（运动部件）
磁编码器中用于检测的磁环材料通常采用铁氧体、钕铁硼、钐钴等磁性材料制成。磁环类型可分为：
- 单对极磁环
- 多对极磁环
- 多对极双轨磁环（用于绝对位置编码）
- 非规则磁化磁环（复杂编码用途）
2.1 单对极磁环
这类磁环具有一对N-S极，对应一个完整的磁周期。如采用两个线性霍尔传感器放置在磁场角度间隔90°的位置，可获得一对正交波形（如下图所示）。使用反正切函数 arctan(y1, y2) 可计算出唯一的角度位置。
应用场景： 高精度绝对角度测量，主要用于无刷电机位置反馈等。
2.2 多对极磁环
128极平面充磁的磁环含有64对磁极，其旋转时霍尔传感器输出64个完整的正弦波周期。由于这种结构无法确定旋转起点，因此只能获取相对位移数据，属于增量式编码器。
2.3 多对极双码道磁环
为获得一圈内的绝对位置，可采用双轨磁环方案：
- 外圈充磁32对磁极
- 内圈充磁31对磁极
因极对数不同，任意一个角度位置的内外圈磁场组合是唯一的，从而实现高分辨率绝对定位。与光学编码器中的“格雷码”类似。
优势： 在一圈内实现高分辨率+绝对位置。
市场上成熟的案例包括采用IC Haus的MU128，MU150,MU200等系列芯片现实高精度和紧凑空间的绝对位置侦测。目前广泛用于机器人手臂关节上的应用。
2.4 不规则磁化磁环
为满足特殊场景需求（如复杂运动曲线或特殊信号编码），可采用非规则充磁的磁环。这类磁环由磁粉压制成型，再通过定制化夹具进行不对称或矢量方向磁化。
应用： 高端伺服系统、医疗仪器、航天器姿态控制等。
选择合适的磁环需结合以下几点：
| 场景 | 推荐磁环类型 | 推荐芯片类型 |
|---|---|---|
| 相对位置测量 | 多对极磁环 | 霍尔效应、AMR |
| 绝对位置测量（中低精度） | 单对极磁环 | 霍尔效应、TMR |
| 高精度绝对位置测量 | 双码道磁环 | TMR、GMR |
| 高干扰或高速环境 | 多对极磁环/双轨 | GMR、TMR |
根据实际精度、空间限制、干扰等级等条件选择磁性材料和传感芯片，可有效提升磁编码系统性能和可靠性。请联系我们，探讨磁编码器磁环相关应用要求。