AMS 磁阻式量測原理

Magneto-resistive Measuring Method

尺的製造方式

尺包含兩條磁軌:

  • 精密增量軌:交替排列的 N 極和 S 極,間距為 200 um
  • 參考軌:用於確定絕對位置,可選擇多元點、等距參考點或單一參考點
磁性量測帶導軌組裝

製造過程

尺完全整合到導軌部分中,製造過程如下:

步驟 說明
1 在已完成的導軌部分中研磨出一條凹槽 (slot)
2 將磁性材料帶插入凹槽中
3 對磁性材料進行研磨並磁化
4 使用具有磁性穿透性 (magnetically permeable) 的通體硬化蓋板焊接到導軌上,以保護量測尺

保護設計

這種蓋板設計可保護量測尺免受切屑和冷卻液的影響。量測尺的位置在所有 AMS 產品系列中保持一致。

磁阻位置感測器

當感測器與量測尺之間發生相對運動時,磁阻材料中的磁場強度變化會導致電阻發生易於量測的變化。

磁阻位置感測器元件

惠斯登電橋 (Wheatstone Bridge) 感測器元件

惠斯登電橋感測器元件的電路設計可將溫度波動、老化和外部磁場干擾的影響降至最低。

信號產生

由於鐮刀形感測器元件 (sickle-shaped sensor elements) 的排列方式,從增量磁化中獲得兩個具有 90 度相位偏移 的正弦波形信號。

精度增強

為提高精度,來自 104 個獨立元件 的信號沿量測方向進行平均處理。由於感測器結構適應磁性分割週期,外部磁場干擾的影響被大幅抑制。

感測器的位置獨立性

所有決定精度的量測信號特性(相位、幅度差異、諧波特性等)都固定在感測器內部。因此,即使感測器位置和傾斜發生較大偏差,也不會降低信號品質:「電路保持穩定」 (The circuit remains stable)。

感測器位置獨立性示意圖

直接優點

  • 簡易更換:可簡單更換量測讀頭,無需進行任何調整
  • 增強抗振性:對振動和衝擊具有更強的抵抗能力
  • 寬容許帶:讀頭操作具有寬廣的容許範圍 (tolerance band)

自動增益控制 (AGC) 工作方式

電流幅度(由週期信號表示)在電子量測系統中持續測定。當發生任何偏差時,幅度會自動調整。因此,即使在異常情況下(安裝錯誤、外部錯誤或滑塊移除),也能提供標準化的輸出信號。

自動增益控制示意圖

AGC 功能

幅度監控 持續監測週期信號的電流幅度
自動調整 發生偏差時自動調整幅度
異常處理 在安裝錯誤 (installation errors)、外部錯誤 (external errors) 或滑塊移除 (removal of the slider) 等情況下仍能提供穩定輸出

參考點識別

第二軌道帶有 AMS 參考標記,用於確定絕對位置和系統歸零。參考點的精度對於機器的零位或原點位置至關重要。

參考點識別信號

參考點工作原理

一個參考點由參考點磁化上的三個磁性參考標記表示:

  • 參考脈衝的上升沿代表一個參考資訊
  • 參考脈衝的下降沿代表另一個參考資訊
  • 第三個參考資訊為冗餘設計,用於提高參考點識別系統的運作可信賴性

這種工作原理可抑制任何磁性干擾,在遇到干擾時不會提供參考信號,確保系統可信賴性。

功能與選項

磁化選項

AMS MONORAIL 產品提供不同的參考點選項,這些標記透過雷射刻印在表面。下圖顯示第一個參考點的位置。

MONORAIL 磁化量測配置圖

參考點類型

代碼 類型 說明
TR50 50mm 參考點網格 每 50 mm 設有參考點的 AMS 系統
TD50 多原點 具有多原點的 AMS 系統。元點間距為:50.2 / 49.8 / 50.4 / 49.6 / 50.6 / 49.4 / ... mm(50mm 編碼模式)

讀頭位置與安裝側

在訂購代碼中,SCHNEEBERGER 標示讀頭的安裝位置、量測尺位置以及導軌和滑塊的參考側。對於直式圖紙,需將圖示逆時針旋轉 90 度。訂購時必須包含以下資訊:

導軌安裝側與量測尺位置
代碼 導軌參考面 量測尺位置
R11 參考底部 (Reference bottom) 量測尺底部 (Scale bottom)
R12 參考底部 (Reference bottom) 量測尺頂部 (Scale top)
R21 參考頂部 (Reference top) 量測尺底部 (Scale bottom)
R22 參考頂部 (Reference top) 量測尺頂部 (Scale top)
讀頭位置
代碼 說明
P1 外部安裝,讀頭座右側,讀頭朝上 (External mounting, housing right, reading head top)
P3 外部安裝,讀頭座左側,讀頭朝下 (External mounting, housing left, reading head bottom)
滑塊安裝側
代碼 說明
R1 參考底部 (Reference bottom)
R2 參考頂部 (Reference top)

訂購注意事項

在訂購 AMS 量測系統時,必須明確指定導軌參考面、量測尺位置、讀頭安裝位置以及滑塊參考面的配置代碼,以確保系統正確安裝和運作。

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