系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

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前言

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送给大学毕业后找不到奋斗方向的你（每周不定时更新）

中国计算机技术职业资格网
上海市工程系列计算机专业中级专业技术职务任职资格评审

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一、案例

场景1：

去年医疗行业流传着这样一个故事，某家医院的核磁共振检查的房间内，在设备做测试时，没注意到房间内留下了一把轮椅。当这套3T核磁共振影像设备一通上电，这把轮椅竟像子弹一样向核磁共振设备飞过去，并吸在了上面。大约轮椅是有铁磁性材料，而被核磁共振设备3T强磁场吸上了。医院派出多个保安才能把这把轮椅拔出来，但是这台设备损坏维修损失了几百万元。

核磁共振影像设备中，配套有一个自动化移动床，被检查者躺在床上面，其余人都要离开房间，只留下一个躺着的被检查者。而由自动化移动床移动检查，做身体各个部位的影像检查。自动化移动床的定位是有机械齿轮箱式绝对值多圈编码器反馈定位的。这个编码器需要长期在强磁场环境下工作。

而这个编码器是磁编。

场景2：

在山东、内蒙等地的化工厂有一种电解炉，两根电解棒（阴极与阳极）插入电解质池中，通上直流大电流进行电化学反应，电解棒需要根据池子里电解料的深度而不断调节插入深度，而这个电解棒插入深度的调节，是要有机械齿轮箱式绝对值多圈编码器反馈插入深度的。电解棒的电流有多大？最大时有12万A（安培）的电流，当一通上电，只听得周边“轰”的一声，巨大的直流电流因法拉第原理产生了巨大的强磁场，而使得周边物品受突然而至的磁场冲击发出了“轰”的一声。而现场的这个编码器需要长期在强磁场环境下工作。

而这个编码器是磁编。

二、为什么磁编可以在磁场中工作

说起磁编，有很多种类别，最早磁编原理的编码器也已经有二十多年了。
而磁编能否在强磁场环境下工作？其实这个问题早就有了答案，却是被一些不负责任的磁编损坏了磁编印象，被市场误解了。

按一般的理解，磁编的工作原理是按磁场大小变化识别角度的变化的，强磁场下等于收到了磁场干扰，将无法正常工作。

但是，事实上有的磁编经过专业EMC设计，是可以在强磁场下工作的。

而且，抗干扰包括抗强磁场干扰最好的几款编码器，恰恰是磁编！

例如，德国海德汉的ROQ425，其单圈码盘为光编，而多圈齿轮箱传感器组是磁编。

德国SICK公司的ATM60，其单圈码盘多圈齿轮箱组都是磁编。

GEMPLE精浦的GMX60，GMX425也是磁编，单圈码盘与多圈齿轮箱组都是磁编。

德国TR公司的CEM58也是磁编，单圈与多圈都是磁编。

上述四款绝对值多圈编码器，也是目前自动化市场上所知的抗干扰最好的几款编码器，都是磁编。

三、磁编为什么不怕强磁场？

磁编码器对于外部磁场不敏感有几个原因。主要原因是使用了横向Hall元件以及差分测量技术。横向Hall元件只对与芯片表面正交的磁场敏感。它对水平平面内的磁场不敏感。

差分测量方式只能测量出方向相对的Hall传感器对的磁场差别。外部直流磁场将影响到绝对磁场，但不影响Hall传感器对所检测的差分磁场。此外，Hall传感器的灵敏度不太高，这也使其对外部磁场的敏感度较低。由于编码器运行在靠近磁铁的位置，传感器磁铁（所要求的）磁场在芯片表面已经相对较强，不容易被外部磁场干扰。尤其是以绝对值编码器信号输出的磁编，是不会受到强磁场影响的。

实际上，为了实现数据资料中规范的性能，总磁场（永久性磁铁+外部干扰磁场）不应超过100mT。超出这个范围时绝对值磁编芯片也是可以良好运行，但由于饱和效应的影响，输出的线性度可能会降低，需要对磁编产品具体实验测试。

四、是否需要屏蔽传感器以外的磁场影响

通常不需要进行磁性屏蔽，因为成熟的磁编芯片已经能够补偿外部强磁场的影响。

在存在极强的外部磁场时，如果要求传感器提供很高的精度，则通过使用诸如铁磁性金属片来提供磁性屏蔽当然是一个好主意。

长期强磁场下的磁化问题：编码器外壳设计较大，例如58mm外径，内部元器件经过严格选型，内部磁铁与磁编芯片布局的相互距离经过设计，被磁化问题可以避免，或者影响微乎其微。

五、磁编与光编哪一个抗干扰强？

不一定，抗干扰最差的可能是磁编，抗干扰最好的可能也是磁编。

因为做经济型磁编的入门的门槛较低，有一些厂家不经过专业EMC设计，就拿来磁编芯片简单封装一下就卖了，这种磁编抗干扰确实可能不好，因为整体磁编不仅仅是磁感应芯片，还有其他电子元器件的选型与设计。而有些是“假绝对值编码器”里面有计数器功能的，在计数时会受到干扰。某些“多圈绝对值编码器”实际上是假绝对值编码的，里面有计数器记录多圈圈数，并依靠停电记忆，例如电池型和韦根微发电记忆型的内部都有计数器功能，而不是真绝对值编码，这一类假绝对值编码器一旦在强干扰环境下计数器就容易错误，无法识别而继续错误，它们确实也是不能强磁场干扰下工作。

市场上理解的“磁编抗干扰不行”，“不能在永磁体强磁场下工作”，大约就是上面两类磁编的抗干扰真的不行，而被误导磁编都是“抗干扰不行了”。这是误解了磁编。

场景1里的伺服电机上的日系编码器就是电池记忆型的，在3T强磁场下出错，定位必须要用低速端的齿轮箱多圈绝对值编码器提供移动床的位置反馈。

但是，如果严格按照电磁兼容性EMC对编码器进行设计，磁编的抗干扰能力甚至可以优于光编。

一方面，磁编芯片从出世就面临了各种抗干扰测试，包括有针对性的强磁场下测试通过，才能进入市场销售，尤其是在汽车电子上的大量应用，对于汽车行驶安全的要求，磁编的抗干扰要求一点也不会比光编差，必须经过汽车电子安全认证后才能上车。

而另一方面，光编比磁编又多了一个电子元件----光源，给光源供电的电源的稳定性要求较高，如果设计不到位，很容易受到干扰而影响到光源发射的稳定，从而干扰到光编的正常输出。

所以，自动化市场上抗干扰最好的几款编码器，都是磁编，而且必须是机械齿轮箱多圈绝对值的磁编码器。因为如果有计数器原理的假绝对值编码器（电池或者韦根）一旦被干扰到而计数错误，是无法识别的。

注意，并不是所有的磁编都可以有这样强劲的抗干扰表现，尤其是这样强磁场下的表现，用户需要向编码器原厂问清楚，是否是机械齿轮箱式的真绝对值编码器，不能有计数器功能的。或者是否可以提供第三方电磁兼容性EMC认证报告，以及提供以往的长时间、大数量的实际应用实例。

同时，需要编码器原厂提供品质管理保证的依据，例如提供连续多年以上的ISO9001质量保证体系证书。对于编码器可靠性，要有品质保证体系很重要。