工程师设计指南 · 磁编码器与磁环
中空轴编码器首先要适配电机结构，之后才能准确测量。轴孔、磁环载体、PCB 位置和工作气隙都在争用有限空间。iC-MUE 为设计人员提供了灵活的配置，但可靠设计仍应从芯片与磁性目标件的匹配开始。
本文介绍 iC-Haus iC-MUE，比较其与 iC-MU200 的设计要点，并通过 MAG1000 与 MAG1001 说明磁环几何尺寸和传感器位置之间的关系。
iC-MUE 离轴绝对式编码器如何工作
iC-MUE 是基于霍尔传感器的绝对式编码器片上系统，可用于旋转和直线位置反馈。在中空轴旋转结构中，芯片安装在轴旁，读取磁环上的两条磁化轨道，因此轴中心可以留给线缆、管路或其他机械功能。
主码道（Master）和游标码道（Nonius）的磁周期数不同。两条轨道的相对相位用于识别绝对位置，插值则解析单个磁周期内的细微位移。十进制 Nonius 运算支持比常见 16/15、32/31 和 64/63 更灵活的极对数组合。MAG1000 采用 20/19 极对，MAG1001 采用 24/23 极对。
- 读取磁性目标霍尔传感器阵列扫描主码道与游标码道。
- 调理信号通过信号调整和增益控制建立合适的工作状态。
- 解算位置游标解算、插值和校正生成位置数据。
- 输出到控制器绝对式、增量式及换相信号供运动控制系统使用。
差分磁场扫描有助于抑制外部干扰磁场，但实际效果取决于磁场环境和装配状态。应在接近实际电机、钢制部件及载流导体的条件下评估传感器表现。
iC-MUE 关键参数：结合适用条件理解数值
| 磁编码图案 | 双轨 Nonius，主码道支持 8–64 极对；可扩展为三轨结构。 |
|---|---|
| 主码道极宽 | 霍尔传感器针对标称 2.00 mm 极宽优化。 |
| 单圈分辨率 | 最高 22 bit；产品资料示例为 44 mm 编码盘、32 极对时 21 bit。三轨系统最高可达 26 bit。 |
| 典型绝对精度 | 32 极对时，完成校准和查找表（LUT）线性化后，典型值小于 0.04°。 |
| 最高旋转速度 | 32 极对时最高可达 12,000 rpm。 |
| 供电 | 主电源 3.0–5.5 V，典型电流 65 mA；I/O 电源 2.25–5.5 V。 |
| 环境温度与封装 | −40 至 +125°C；QFN48 封装，7 × 7 mm，厚度 0.9 mm。 |
| 绝对数据接口 | BiSS 最高 10 MHz、SSI 最高 4 MHz、SPI 最高 12 MHz。组合多种输出时需核对端口分配。 |
| 其他输出 | 可编程 FlexCount ABZ；适用于 1–32 极对电机的 UVW；原生 CPR 正余弦输出。 |
| 调整与诊断 | 可通过引脚或命令启动自动调整，支持增益控制、偏心补偿、LUT 线性化、I²C 配置与诊断。 |
iC-MUE 与 iC-MU200：设计上有哪些变化
| 设计因素 | iC-MU200 | iC-MUE |
|---|---|---|
| 主码道极宽 | 标称 2.00 mm | 标称 2.00 mm |
| 常见双轨配置 | 16/15、32/31、64/63 极对 | 十进制 Nonius；主码道 8–64 极对，包括下方示例的 20/19 和 24/23 |
| 单圈分辨率 | 16、32、64 主码道极对分别为 18、19、20 bit，具体取决于滤波配置 | 最高 22 bit；产品资料示例为 32 极对时 21 bit |
| 信号调整 | 偏置、幅值和相位调理；游标同步调整 | 自动调整，集成偏心补偿和 LUT 线性化 |
| UVW 电机换相 | 1–16 电机极对 | 1–32 电机极对 |
现有 iC-MU200 磁环能否复用？
必须针对具体磁性目标件确认。iC-Haus 的 MU37S-45-32N 明确标注为适用于两款芯片的双轨轴向磁化目标件；这是特定目标件的兼容信息，不能据此推断所有 iC-MU200 磁环都可通用。
切换芯片时，应核查目标件图纸与传感器位置、PCB 引脚、供电轨、寄存器映射、时序和校准方式。封装或标称极宽相同，并不代表引脚兼容或整套系统兼容。可参考iC-Haus iC-MUE 产品资料及MU37S-45-32N 目标件信息。
iC-MUE 磁环设计要求：从扫描几何开始
在询价或设计评审时，先明确主码道与游标码道的极对数、扫描直径、轨道宽度、磁化图案、传感器朝向，以及传感平面处的信号质量。
磁路与扫描几何
机械图纸应标出磁环外径、两个码道的扫描直径和芯片中心安装半径。磁环物理外径、两条扫描直径和芯片中心至轴心的安装半径是不同尺寸，不能只按磁环外径确定 PCB 位置。轴向或径向扫描方式也必须与芯片配置和目标件磁化方向相匹配。
机械安装与公差
提供轴孔、外径、厚度、载体、轴配合及 PCB 固定方式，并将径向跳动、倾斜、热膨胀和装配公差纳入气隙公差链。典型参考范围为：轴向扫描外径 OD 20–85 mm、内径 ID 5–70 mm；径向扫描 OD 15–80 mm、ID 7–72 mm。典型参考工作气隙为 0.60 mm（+0.30/−0.20 mm），最终必须按目标件和完整装配确认。
| 扫描方式 | 外径 OD 参考范围 | 内径 ID 参考范围 |
|---|---|---|
| 轴向扫描 | 20–85 mm | 5–70 mm |
| 径向扫描 | 15–80 mm | 7–72 mm |
| 典型气隙参考 | 0.60 mm（+0.30/−0.20 mm）；请按选定目标件及装配条件确认。 | |
上述外径和内径范围并不表示任意 OD/ID 组合都可行。极对数、轨道宽度、磁场强度和可用空间必须一起评估。AGC 或校正功能可帮助完成调试，但不能补偿轨道缺失、过大跳动或错误对准；设计仍需保留足够的信号和同步裕量。
MAG1000 与 MAG1001：两种 iC-MUE 磁环实例
MAG1000 和 MAG1001 均为注塑 PA6/硬磁铁氧体磁环，具有两条轴向双极磁化轨道。MAG1001 适配更大的轴径，并采用不同的传感器半径和极对数组合。以下尺寸用于说明目标件、扫描位置和芯片安装基准之间的关系。
| 参数 | MAG1000 | MAG1001 |
|---|---|---|
| 外径 | 30 mm（+0/−0.20 mm） | 34 ±0.11 mm |
| 标称轴径 | 11.0 mm | 18.0 mm |
| 主码道 / 游标码道极对 | 20 / 19 | 24 / 23 |
| 主码道扫描直径 M1 | 26.50 mm | 30.96 mm |
| 游标码道扫描直径 N1 | 19.07 mm | 23.53 mm |
| 芯片中心半径 P1 | 11.24 mm | 13.48 mm |
| 封装至磁体气隙 P2 | 标称 0.60 mm | 标称 0.60 mm |
| 压配凸缘直径 A1 | 10.80 ±0.08 mm | 17.80 ±0.09 mm |
| 内孔直径 A2 | 11.20 ±0.09 mm | 18.20 ±0.09 mm |
| 典型重量 | 3.9 g | 4.3 g |
| 极对配置 | SYS_PP = 0x14 | SYS_PP = 0x18 |
| 扫描模式 | SYS_LIN = 0（旋转轴向） | SYS_LIN = 0（旋转轴向） |
了解欧波福提供的标准磁编码器磁环与码盘，或查看定制磁性目标件方案。
使用 iC-MUE 进行绝对式直线位置测量
iC-MUE 也支持直线磁尺应用：主码道与游标码道沿直线方向布置，磁尺的极宽、轨道长度和传感器朝向需与扫描配置一致。旋转系统的角度精度不能直接代表直线系统的长度精度，直线应用应按目标行程和安装条件单独验证。
双轨磁尺
双轨结构的最大绝对测量长度可达 256 mm。设计时需定义有效行程、读头布局及磁尺端部预留长度。
三轨磁尺
采用额外 iC-MUE 的三轨系统，最大绝对测量长度可达 4096 mm。应在早期阶段确认轨道间距、读头结构、电气配置及端部空间。
可进一步了解欧波福的直线磁栅尺与磁尺带产品。
芯片与磁环的实用验证流程
- 评审图纸核对磁化图案、扫描直径、传感器基准及完整气隙公差链。
- 检查原始信号在完整旋转一周或目标行程内检查幅值、平衡度和相位。
- 调整与校准在最终机械装配状态下运行相应调整和校正流程。
- 验证系统表现测量误差和重复性，并进行上电循环、转速和环境测试。
电机反馈应用应分别在电机通电和断电状态下测试。如需掉电后保留多圈位置，应确认外部计数或位置保持架构及断电时的系统行为。能够输出单圈绝对位置，并不代表具备掉电多圈跟踪能力。
请将目标件料号、PCB 版本、传感器配置、校准数据和测试条件一并记录。这些记录有助于样件认可，也便于后续量产问题追溯。
欧波福可定制匹配 iC-MUE 的磁环
欧波福可提供磁编码器芯片、精密磁环及不同集成层级的编码器元件。针对 iC-MUE 项目，我们可结合芯片配置与机械安装条件评估磁性目标件，并提供匹配芯片的定制磁环与样件验证支持。
- 磁轨图案：匹配主码道与游标码道、极对数及扫描几何。
- 机械外形：评估内孔、外径、厚度、安装特征及载体结构。
- 材料选择：依据磁场、温度和环境要求评估注塑铁氧体或 NBR/HNBR 基磁性复合材料。
- 载体评估：评估铝合金或适用钢材结构对磁路的影响。
- 样件支持：在确定量产规格前，可评估信号质量、安装公差与校准结果。
可同时了解欧波福的标准磁编码器磁环和码盘、定制磁环与磁性目标件，以及磁编码器芯片供应与选型服务。
沟通您的 iC-MUE 编码器设计
请提供芯片型号、轴系图纸、可用磁环空间、轴向或径向扫描方式、气隙预算、工作温度、输出接口及精度目标。若您正在升级现有 iC-MU200 设计，请附上目标件图纸和 PCB 布局，便于评估可复用部分。
iC-MUE 磁环设计常见问题
iC-MUE 是旋转编码器芯片还是直线编码器芯片？
两种绝对位置反馈应用均可支持。磁性目标件、传感器朝向和芯片配置必须与具体应用相匹配。
iC-MUE 的分辨率是多少？
产品资料给出的单圈分辨率最高为 22 bit；一个示例是在 32 极对和 44 mm 编码盘条件下达到 21 bit。三轨系统最高可达 26 bit。这些是分辨率数据，不是整机精度保证。
所有 iC-MU200 磁环都能用于 iC-MUE 吗？
需要针对具体目标件确认兼容性。部分磁环明确标注可配套两款芯片，但主码道标称极宽同为 2.00 mm，并不能证明目标件或 PCB 完全兼容。
欧波福可以定制 iC-MUE 磁环吗？
可以。欧波福可结合芯片配置与机械安装条件，评估定制磁环尺寸、载体设计和磁轨几何，并支持针对目标装配进行样件验证。