磁编码器双码道磁盘/磁环的技术要求

双码道磁盘/磁环通过内外两圈磁极的相位差实现更高分辨率,其设计与磁编码器芯片如IC-Haus配合需满足以下关键技术要求:

1. 磁极的精密排布

相位差设计
主码道(Track 1)与副码道(Track 2)的磁极间距需满足 游标原理(如主轨周期为λ,副轨周期为λ±Δλ),通过相位差Δθ实现细分。

例如:主轨周期λ=2mm,副轨周期λ’=1.95mm,每圈可细分至0.05mm分辨率。

现有产品包括32/31对极,64/63对极等设计。

对齐精度:双轨间相对位置误差需小于±5μm,否则会导致细分误差。

2. 磁信号质量与一致性

磁场强度: 表磁强度需满足至少20mT。

磁场强度均匀性:双轨磁化强度差异需小于5%,避免信号幅值波动影响芯片解码。

单对极偏差:需要严格控制在1.5%以内

3.机械结构要求

参数要求
径向跳动公差≤ 0.05 mm(避免气隙变化导致信号波动)
轴向端面平行度≤ 0.03 mm
安装同轴度≤ 0.1 mm(相对轴心)
热膨胀匹配性磁环CTE需与安装轴材料(通常为不锈钢/铝)接近

4. 与IC-Haus芯片的协同设计

信号接口匹配:编码盘输出信号需与芯片输入特性兼容(如电压范围0.3V~5V,频率<2MHz)。

  • 校准支持:芯片需支持双轨信号的动态校准(如iC-MH系列的自动偏置校正功能)。
  • 冗余处理:若采用双轨冗余设计,芯片需支持信号择优或融合算法(如iC-PX系列)。

三、IC-Haus芯片对双轨编码盘的优化支持

IC-Haus系列芯片通过以下技术手段适配双轨游标编码盘的高精度需求:

1. 多通道同步采样

  • 支持双轨信号同步采集(如iC-MH8的8通道输入),消除时延导致的相位误差。

2. 高精度插值算法

利用片上DSP对双轨相位差进行实时计算,实现分辨率提升(如从1μm细分至0.1μm)。

3. 动态补偿功能

自动校正安装偏心、磁场不均匀性等误差,降低对编码盘加工精度的依赖。

4. 故障检测与容错

检测双轨信号一致性,在单轨失效时切换至备用轨道(如iC-PX系列)。

四、典型应用场景与选型建议

机器人关节

芯片:iC-MU128(绝对位置)+ 双轨磁性码盘。

优势:结构精简,适应频繁正反转

汽车转向系统

芯片:iC-PX7800(冗余双轨)+ 耐高温编码盘。

优势:ASIL-D功能安全认证,抗振动干扰。

五、设计注意事项

  1. 编码盘安装:使用非磁性夹具,避免引入外部磁场干扰。

信号走线:双轨信号线需等长、屏蔽,减少传输延迟差异。

校准流程:上电后执行全行程校准,补偿机械装配误差。

通过结合IC-Haus芯片的高性能与双码道磁盘的精密设计,可实现微米级甚至纳米级的位置检测,适用于半导体设备、机器人关节等高精度,有限空间内的位置检测。

以下是我们匹配IC-Haus芯片的标准双码道磁盘产品:

MU200
Number of pole pairs on master trackNumber of pole pairs on Nonius trackID20D2Diameter of master trackDiameter of Nonius trackPole width of master trackPole width of Nonius track
323125mm44.5mm40.8mm32.8mm2mm1.66mm
646362mm85mm81.5mm73.5mm2mm1.83mm
MU150
Number of pole pairs on master trackNumber of pole pairs on Nonius trackID20D2Diameter of master trackDiameter of Nonius trackPole width of master trackPole width of Nonius track
6463476561541.51.34
32311834.530.623.41.51.34
MU128
Number of pole pairs on master trackNumber of pole pairs on Nonius trackID20D2Diameter of master trackDiameter of Nonius trackPole width of master trackPole width of Nonius track
6463385652.2451.281.12
323115292618.881.281.12

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