一個小而圓的永久性磁鐵和一個帶有一體化的霍爾(Hall)元件的單片式集成電路技術的計值電子裝置(ASIC)是構成電磁角度編碼器的基礎。該電磁角度編碼器最小的結構直徑為22mm和36mm。工作原理如下：將磁鐵置入一個轂盤中，轂盤的一側和測量物體的一個軸連接在一起，轂盤在編碼器殼體的一個圓孔中無摩擦地旋轉，磁場對單片式集成電路技術計值電子裝置(ASIC)發生影響，產生一個正弦-余弦信號，通過內插補和數字化輸出一個作為并聯或串聯的分辨率為每360?達13位的數據信號。近來，這種小型角度傳感器成功地在分析儀器、駕駛控制器、鏈式提升機和紡織機中得到了應用。繼這種小型角度編碼器之后研制的具有同樣傳感器技術的結構特別緊湊而堅固的角度編碼器，可以配備各種不同的機械和電子設備。

圖1  T系列的不銹鋼角度編碼器在考察船Maria S.Merian號上的一個自動升降裝置的3個軸上的應用

可在惡劣環境中應用

TWK電子技術公司新一代的T系列角度編碼器共有兩種結構，其傳感器系統采用上述的電磁技術，取代了多年來一直使用的光電傳感器系統。磁鐵整合在一個帶有滾珠軸承的調節軸中，位于一個密封的前室中，而在后面的主室中是帶有處理電子裝置的傳感器元件。兩個室被一個薄的金屬壁隔開，磁場通過這個金屬壁作用到傳感器芯片上。上述結構允許將整個電子裝置澆注在主室中，因此可保證達到防強烈噴射水流的IP69K保護方式。它同樣具有很高的耐沖擊和抗振動性能。

圖2  直徑為22mm和36mm的微型電磁角度傳感器

TWK電子技術公司可以提供直徑為36mm和50mm的耐海水浸蝕的鋁或不銹鋼殼體的T系列角度編碼器。這種結構緊湊的角度編碼器由于具有堅固的軸、雙滾珠軸承和厚的殼壁而可以在惡劣的外部條件下使用，如經常用于機器和設備制造業中。以下是該編碼器在一些具體工礦中的應用：采用不銹鋼殼體結構的角度編碼器可以在水電站的增壓和清洗閘門中作為位置信號器使用。即使在發生大洪水或水深達10m時，它也可以向裝置的控制系統提供可靠的信號。

圖3  電磁角度傳感器作為蒸汽管線閥門的反饋信號應答器

在冰上考察船Maria S. Merian號上也有此角度編碼器的應用。該考察船是執行北冰洋的研究考察任務的，主要觀察灣流和海洋，以及他們對氣候變化的影響，并進行海底的研究，在它的一個自動升降裝置上安裝了3臺編碼器。對于露天的電氣設備和角度編碼器來說，這就意味著，它們必須能夠在溫度變化很大及浸蝕性的環境條件下工作。

特殊類型的角度編碼器，可以在-60℃的食品冷庫中的灌裝設備上使用，進行流量控制。食品冷庫的衛生條件要求殼體、軸和電纜導管都須用不銹鋼制造。

圖4  帶模擬輸出的多轉數角度編碼器，和鋼索牽引提升機結合用于較長距離的測量

編碼器在生物氣體發電廠中的應用也要經受浸蝕性氣體的腐蝕。為了測量防護拱頂的拱曲度，發電廠選擇了一個符合ATEX 2區標準的帶有鋼索牽引角度轉換器的可編程角度編碼器，其模擬輸出接口可以提供一個4~20mA的測量信號，通過手工編程器可以根據需要調節測量范圍。

圖4  帶模擬輸出的多轉數角度編碼器，和鋼索牽引提升機結合用于較長距離的測量

在風力發電裝置上，T系列角度編碼器作為葉距調節的反饋信號應答器使用。每個轉子葉片都配備一個編碼器，它檢測轉子葉片的位置，并將測量信號輸送到控制系統，以便根據風力強度和風向調節葉片位置。使用由一個磁鐵和一個電路板構成的編碼 器進行風向的連續測定。它們可以通過±180?、±5V的測量信號，完全無摩擦地工作，并且不會引起測量值的失真。

現在，在發電廠的蒸汽管線的回流閥上使用電磁角度傳感器，取代了電容式位置測量變換器，作為反饋信號應答器。新的傳感器可以保證蒸汽流太小時閥門可瞬間關閉，而且它還可以無磨損地工作，耐沖擊，設計工作溫度可達125℃。

圖6  具有冗余結構和CANopen安全協議的角度編碼器

適用于長距離的測量

第二種系列的角度編碼器增加了一個轉數計，用它最多可以檢測32 768轉的行程。和齒形皮帶、滾珠旋轉軸和鋼索牽引提升機相結合，這種角度編碼器可用于在較長的運行路程中的位置報告，如在帶式擠壓機上、吊車和起重裝置上的應用就是如此。該編碼器可以以模擬形式作為電流或電壓提供電氣信號，也可以以數字形式提供信號，因此，它可以和PROFIBUS-DP或CA-Nopen等現場總線實現網絡連接。對于安全性設施可以對冗余系統進行自動編碼，符合IEC(國際電工委員會)的“安全性電子系統和可編程電子系統的功能安全性”標準。這對于在那些由于發生故障而會對人員和環境造成危害的設施中的應用來說特別重要。