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研究生: 陳麗晴
Chen, Li-Qing.
論文名稱: 溫度對環形磁性編碼器系統誤差的影響
Temperature Effect on System Errors of a Rotary Magnetic Encoder
指導教授: 宋震國
Sung, Cheng-Kuo
口試委員: 張禎元
Chang, Jen-Yuan
成維華
Cheng, Wei-Hua
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 磁性編碼器溫度影響安裝誤差定位精度
外文關鍵詞: Magnetic encoder, temperature effect, assembly error, accuracy
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  • 本文探討溫度對環形磁性編碼器系統誤差的影響,分成三個研究方向:第一為溫度造成磁環本體的尺寸與材料影響;第二為磁環安裝於產品或是實驗平台上時,磁環偏心量與感測間隙因溫度變化而影響系統精度能力;第三為讀頭受溫度影響分析,探討讀頭內之磁阻陣列間距膨脹後所造成的精度誤差。本文研究的溫度變化範圍設定為 10℃ ~ 75℃,並且利用模擬軟體做各項影響因子分析,再建立環境溫度實驗平台,用於驗證理論模型並量化誤差,釐清溫度作用下,影響環形磁性編碼器精度誤差的來源,致力於在不同溫度下使其保有室溫的精度品質,並可將分析結果作為未來產品化設計的參考準則。


    The purpose of this study is to investigate the temperature effect on system errors of a rotary magnetic encoder, such as pole-pitch error, magnetic field error, assembly error and AMR elements detecting error. An accuracy analysis in various aspects, including thermal expansion in 1mm pole-pitch, distance expansion between AMR array, and magnetic field changes due to the physical characteristics of encoder material. In consideration with the above requirement, an environmental test platform was constructed to conduct experiments and to measure system errors in the range of 10 to 75℃.
    Experiments were planned to check assembly errors occurring in various temperatures and verify the correctness of the mathematical model. The results indicated that the concentricity of the rotary encoder and measuring gap were relatively sensitive to this system when temperature was not in a standard condition.
    Finally, a relationship was established between temperature and encoder precision. It also provides advices for how to reduce the system errors of a rotary magnetic encoder in industrial applications.

    第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 技術背景 3 1.2.1 磁性編碼器系統 3 1.2.2 磁性編碼器製備方式 4 1.2.3 磁阻元件感測方式 8 1.3 文獻回顧 11 1.4 研究動機 16 1.5 本文架構 17 第二章 研究理論 18 2.1 磁性編碼器系統誤差分析 18 2.1.1 溫度對磁環本體影響變化 18 2.1.2 溫度對組裝變化影響 23 2.2 感測器原理 30 2.2.1 霍爾效應 30 2.2.2 異向性磁阻效應(Anisotropic Magnetoresistive) 31 第三章 實驗架設 33 3.1 精密定位馬達 33 3.2 磁阻感測器 34 3.3 磁環資訊 36 3.4 環境測試平台 37 3.4.1 量測系統 38 3.4.2 溫控系統 40 3.4.3 除濕系統 45 3.5 實驗流程 47 3.6 高溫存放測試 48 第四章 電腦模擬與實驗結果 50 4.1 DD馬達之溫升性能檢測 51 4.2 溫度對磁環本體影響分析 53 4.2.1 磁極距分析 55 4.2.2 磁場評估 58 4.2.3 溫度對磁環本體之綜合精度模擬 60 4.3 溫度對組裝影響分析 61 4.3.1 感測間隙分析 61 4.3.2 偏心誤差分析 67 4.4 溫度對磁阻陣列間距影響分析 72 第五章 結論與未來工作 75 5.1 結論 75 5.2 未來展望 77 參考文獻 78

    [1] "GARDNER Research," http://www.gardnerweb.com/articles/2016-world-machine-tool-survey.
    [2] K. Miyashita, T. Takahashi, and M. Yamanaka, “Features of a magnetic rotary encoder,” IEEE Trans. Magn, vol. 23, pp. 2182 - 2184, 1987.
    [3] Y. J. Luo, E. T. Hwang, and S. M. Huang, “Multi-pole magnetization of high resolution magnetic encoder,” Proceedings of EEIC/ICWA Exposition, pp. 237 - 242, Oct. 4-7, 1993.
    [4] J. Lopez, M. Artes, and I. Alejandre, “Analysis of optical linear encoders errors under vibration at different mounting conditions,” Measurement, vol. 44, pp. 1367-1380, 2011.
    [5] 東洋磁器工業株式會社. http://www.magnix.com/.
    [6] KOHDEN. http://www.hkd.co.jp/english/.
    [7] "NVE-GMR sensor catalog," http://www.nve.com/index.php.
    [8] 林振湋, “巨磁阻感測元件的製作與量測,” 動力機械工程研究所碩士論文, 國立清華大學, 2009.
    [9] 洪惠君, “增進巨磁阻感測元件在微磁場下靈敏度研究,” 動力機械工程研究所碩士論文, 國立清華大學, 2010.
    [10] 張容韶, “以巨磁阻感測元件應用於磁性尺之訊號量測研究,” 動力機械工程研究所碩士論文, 國立清華大學, 2010.
    [11] SENSiTEC. https://www.sensitec.com/.
    [12] P. L. M. Heydemann, “Determination and correction of quadrature fringe measurement errors in interferometers,” Applied optics vol. 20, no. 19 1 October 1981.
    [13] K. P. Birch, “Optical fringe subdivision with nanometric accuracy,” Precision Eng, vol. 12, pp. 4, Oct, 1990.
    [14] S. Wang, J. Jin, T. Li et al., “High-Accuracy Magnetic Rotary Encoder,” ICSC/CCIS 326, pp. 74-82, 2012.
    [15] 楊景榮, “應用於定位系統之相位對數位轉換器,” 電機資訊學院碩士論文, 國立交通大學, 2003.
    [16] N. C. Cheung, “An innovative method to increase the resolution of optical encoders in motion servo systems,” in IEEE Int. Conf. on Power Electronics and Driver Systems. (PEDS), 1999, pp. 797-802.
    [17] 费业泰, and 李光珂, “精密技术中热变形误差理论研究与探讨 ” 中国机械工程, no. 19卷第15期, Oct., 2008.
    [18] 陳佳妤, “磁性量測系統之磁化與精度分析,” 動力機械所碩士論文, 國立清華大學, 2015.
    [19] ADAMS. https://www.adamsmagnetic.com/.
    [20] 金重勳, 磁性技術手冊: 中華民國磁性技術協會, 2002.
    [21] 陳昱廷, “磁性旋轉編碼器系統誤差分析與校準,” 動力機械所碩士論文, 國立清華大學, 2016.
    [22] 顏. 吳隆庸, 機構學, 台北市: 台灣東華書局, 民95.
    [23] 中興大學普通物理教學網. http://ezphysics.nchu.edu.tw/ccp/.
    [24] Honeywell, "Applications of magnetic position sensors " S. S. E. Center, ed., pp. 1-8.
    [25] M.J.Caruso, T.Bratland, C.H.Smith et al., "A New Perspective on Magnetic Field Sensing." pp. 195-213.
    [26] Arepoc_s.r.o.; http://www.arepoc.sk/.

    無法下載圖示 全文公開日期 2022/09/21 (校內網路)
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