1 简介
1.1 产品概述
MT 4V20 是一款基于磁电传感技术的高精度绝对值编码器，通过RS485总线差分方式输出位置数据。功能与 MT 5V10 (Modbus协议版) 完全一致，并在此基础上增加了一组独立的通讯端口。
核心特色：配备两个独立通讯端口（Port A 和 Port B），支持一进一出级联连接，可通过总线串联多个编码器，大幅简化多轴系统的布线复杂度，降低线缆成本。
可广泛应用于多关节机器人、伺服电机群控、自动化生产线、精密仪器多轴角度测量等需要多个编码器协同工作的场景。
全套实物（编码器 + 排线 + 磁铁）
PCB 正面（双端口设计）
1.2 产品特性
- MT 5V10 同款高精度内核：16位有效 (65536) · 16位格式输出
- 单圈精度约0.02°，满足精密测量需求
- 双端口设计：Port A 和 Port B 独立通讯接口，支持一进一出级联
- 支持多个编码器菊花链总线级联，大幅简化多轴系统布线
- 支持Modbus RTU协议，便于工业控制集成
- RS485差分通讯，抗干扰能力强
- 支持通过Modbus读写寄存器配置参数(站号、波特率、零位偏移等)
- 支持位置置零并掉电记忆
- 工作温度-40°C～+105°C，适应恶劣环境
- 低功耗设计，工作电流<50mA
2 规格参数
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 产品系列 | MT 4V20 双端口通讯磁编码器 |
| 通讯接口 | RS485 半双工 × 2（Port A + Port B） 双端口独立接口 |
| 通讯协议 | Modbus RTU |
| 传输速率 | RS485: 9600bps~2.5Mbps (默认38400) |
| 接口响应时间 | 5μs |
| 默认波特率 | 38400 bps |
| 数据格式 | 8位数据位，1位停止位，无校验 |
| 默认设备地址 | 1 |
| 支持功能码 | 03 (读)、06 (单写)、16 (多写) |
| 输出驱动器 | RS485总线差分 |
| 级联方式 | Port A 进 / Port B 出，总线并联 支持菊花链级联 |
| 工作电压 | DC 4～6V |
| 工作电流 | <50mA |
| 每圈分辨率 | 14位硬件分辨率，8倍过采样扩展为16位有效 (65536) · 16位格式输出 |
| 测量范围 | 0° ~ 360° 连续旋转 |
| 单圈精度 | ≈ 0.02° |
| 传感器技术 | 磁电 |
| 工作温度 | -40°C～+105°C |
| 存储温度 | -40°C～+125°C |
| 相对湿度 | ≤85% RH (无凝露) |
| 磁铁规格 | Φ5mm × 3mm 径向充磁钕铁硼磁铁 |
| 磁铁距离 | 建议1mm ~ 3mm |
| 产品直径 | Ø30mm |
| 安装孔 | Ø2mm |
| 产品厚度 | 7mm (含接线端子) |
| 最高旋转速度 | 12000 rpm |
| 重量 | 约 5g |
| 连接方式 | GH1.25mm 5P端子 × 2（Port A + Port B） |
3 硬件说明
3.1 Port A 引脚定义（输入端 / 上行端口）
Port A 通常连接至主控制器或上一级编码器的 Port B，作为数据输入端口。
| 引脚 | 定义 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | VCC | 主电源 DC 4~6V |
| 2 | GND | 电源共用地 |
| 3 | RS485A | RS485接口A |
| 4 | RS485B | RS485接口B |
| 5 | NC | 预留接口 |
PCB 正面俯视 — 左右两个 GH1.25 5P 端子分别为 Port A 与 Port B
3.2 Port B 引脚定义（输出端 / 下行端口）
Port B 通常连接至下一级编码器的 Port A，作为数据输出端口，实现级联扩展。
| 引脚 | 定义 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | VCC | 电源输出（与Port A直通） DC 4~6V（直通） |
| 2 | GND | 电源共用地 |
| 3 | RS485A | RS485接口A（与Port A直通） |
| 4 | RS485B | RS485接口B（与Port A直通） |
| 5 | NC | 预留接口 |
3.3 状态指示灯与产品标识
规律慢闪(约1秒一次)：正常工作，等待主机通信；快速闪烁(约0.1秒一次)：正在与主机进行数据通信；常亮或常灭：异常状态
PCB 背面 — MT 4V20 丝印 + 防伪二维码
PCB 背面斜视 — 4 颗 Ø2mm 安装孔
3.4 尺寸图
MT 4V20 外形尺寸图：圆形 PCB 直径 Ø30mm，含双 GH1.25 5Pin 端子接口。
| 尺寸参数 | 数值 |
|---|---|
| 产品直径 | Ø30mm |
| 安装孔直径 | Ø2mm × 4 |
| PCB 厚度 | 7mm (含接线端子) |
| 端子接口 | GH1.25 5Pin × 2（Port A + Port B） |
| 配线 | 5Pin 排线 × 2（每条约 30cm） |
详细尺寸请参考 MT 4V20 绘图.pdf 与 3D 模型文件（3D_MT_4V20_*.step）。
4 级联功能
4.1 级联拓扑结构
MT 4V20 的双端口设计支持菊花链（Daisy Chain）级联方式，多个编码器通过 RS485 总线串联，只需从主控制器引出一组 RS485 线缆即可访问总线上所有编码器。
(MCU/PLC)
级联要点：
- 主控制器连接至第一个编码器的 Port A
- 第一个编码器的 Port B 连接至第二个编码器的 Port A
- 以此类推，最后一个编码器的 Port B 可悬空或接终端电阻
- 每个编码器必须设置不同的站号，否则会发生总线冲突
4.2 级联 vs 星型接线对比
| 对比项 | 传统星型接线 | MT 4V20 级联方式 |
|---|---|---|
| 线缆数量 | 每个编码器独立走线到主控 | 只需一组总线贯穿所有编码器 |
| 布线复杂度 | 高，线束多而乱 | 低，一根总线串联即可 |
| 扩展便利性 | 需重新拉线到主控 | 直接接入总线末端 |
| 适合场景 | 编码器分散布置 | 多轴集中布置（如机械臂关节） |
4.3 级联注意事项
- 站号唯一：级联前请确保每个编码器已通过通讯协议写入不同的站号地址，默认站号均为 1，需要逐一修改后再级联
- 总线终端：长距离传输（>5m）建议在总线末端（最后一个编码器的 Port B）并联 120Ω 终端电阻，以抑制信号反射
- 供电能力：级联多个编码器时，VCC/GND 通过端子直通，需确保电源能提供足够电流（每个编码器约 30mA），建议级联数量不超过 10 个或使用独立供电
- 波特率一致：同一 RS485 总线上的所有设备必须使用相同的波特率和数据格式
- 线缆选择：建议使用双绞屏蔽线，长距离传输时信号线和电源线分开走
① 先单独连接一个编码器，通过 Modbus 协议修改站号为 2
② 再连接第二个编码器（默认站号 1），两个一起上电
③ 主机分别向站号 1 和站号 2 发送读角度命令，确认都能正常读取
④ 确认无误后再增加更多编码器
5 使用说明
5.1 安装步骤
全套配件：编码器主体 + 5Pin 排线 × 2 + 钕铁硼磁铁
- 在电机轴末端固定径向充磁圆饼磁铁或磁环，确保居中安装
- 将编码器模块固定在磁铁正上方，保持磁铁表面到芯片表面 1~3mm 间距
- 将主控制器的 RS485 线缆连接至第一个编码器的 Port A
- 如有多编码器，用短排线将 Port B 连接至下一个编码器的 Port A
- 上电前确认所有接线正确，无短路或反接
- 上电，确认电源指示灯亮起（规律慢闪表示进入工作状态）
- 通过 Modbus 协议读取各站号编码器的角度数据
磁铁安装示意图 — 电机轴、磁铁、编码器三者垂直对齐，间距 1~3mm
5.2 磁铁安装要求
- 使用径向充磁（磁力方向垂直于圆面）的圆片状永磁铁
- 推荐规格：直径Φ5mm × 厚度3mm，N35级以上钕铁硼磁铁
- 磁铁中心应与编码器传感器中心对准
- 磁铁表面到传感器表面的距离建议保持在1mm ~ 3mm
- 确保磁铁固定牢固，旋转时不得松动或偏移
编码器与配套 Φ5×3mm 钕铁硼磁铁
• 磁铁必须居中安装，偏心会导致测量误差增大
• 磁铁的N极或S极均可使用，但需垂直朝向芯片表面
• 安装后请手动旋转轴，观察输出数据变化是否平滑连续
5.3 多编码器接线示例
以 3 个编码器级联为例：
| 连接 | 源端口 | 目标端口 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 连接 1 | 主控制器 RS485 | 编码器#1 Port A | 总线入口 |
| 连接 2 | 编码器#1 Port B | 编码器#2 Port A | 第一级级联 |
| 连接 3 | 编码器#2 Port B | 编码器#3 Port A | 第二级级联 |
| 连接 4 | 编码器#3 Port B | （悬空或 120Ω 终端电阻） | 总线末端 |
6 Modbus RTU 通讯协议
配套 EncoderTool 上位机调试软件 — 实时显示角度、圈数、温度，支持参数配置与设零操作
6.1 通讯参数
出厂默认通讯参数：
- 站号：0x01 (可设置范围 0x01~0xFE)
- 数据首地址：1
- 波特率：38400 / 8 / N / 1
编码器支持 0x03、0x06、0x10 三种功能码。主机可以通过 Modbus RTU 模式读写寄存器来设置编码器参数以及读编码器位置。
6.2 读取角度数据（功能码 0x03）
主机发送读取命令：
| 设备站号 | 功能码 | 寄存器地址高 | 寄存器地址低 | 寄存器个数高 | 寄存器个数低 | CRC高 | CRC低 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x01 | 0x03 | 0x00 | 0x01 | 0x00 | 0x01 | 0xD5 | 0xCA |
从机应答命令：
| 设备站号 | 功能码 | 数据长度 | 数据高字节 | 数据低字节 | CRC高 | CRC低 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x12 | 0x34 | 0xB5 | 0x33 |
0x12 0x34：角度分辨率值 = 0x1234 = 4660 (max. 65536/圈)
角度(°) = 读数值 × 360 ÷ 65536
6.3 写单个寄存器（功能码 0x06）
以写存储命令为例 — 主机发送：
| 设备站号 | 功能码 | 寄存器地址高 | 寄存器地址低 | 数据高 | 数据低 | CRC高 | CRC低 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x01 | 0x06 | 0x00 | 0x0A | 0x00 | 0x01 | 0x68 | 0x08 |
从机应答（原样回显表示执行成功）：
| 设备站号 | 功能码 | 寄存器地址高 | 寄存器地址低 | 数据高 | 数据低 | CRC高 | CRC低 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x01 | 0x06 | 0x00 | 0x0A | 0x00 | 0x01 | 0x68 | 0x08 |
6.4 写多个寄存器（功能码 0x10）
示例：将波特率改为115200 — 主机发送：
| 站号 | 功能码 | 起始地址高 | 起始地址低 | 寄存器数高 | 寄存器数低 | 字节数 | 数据高 | ... | 数据低 | CRC高 | CRC低 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x01 | 0x10 | 0x00 | 0x65 | 0x00 | 0x02 | 0x04 | 0x00 | 0x01 | 0xC2 | 0x00 | 0x35 |
6.5 Modbus 寄存器地址表（V16.16 固件）
| 地址（hex/dec） | 参数名称 | 说明 | 长度 | 读写 |
|---|---|---|---|---|
| 0x0001 (1) | 当前角度值 | 当前绝对角度，范围 0~16383 | 2字节 | 只读 |
| 0x0002 (2) | 多圈计数 | 旋转圈数累计值（有符号整数） | 2字节 | 只读 |
| 0x0003 (3) | NTC 温度 | 温度 × 10，含 1 位小数（如 25.6°C = 256） | 2字节 | 只读 |
| 0x000A (10) | 保存 / 设零点 | 写入 1 = 保存所有参数 写入 3 = 设零点并保存 |
2字节 | 读写 |
| 0x0064 (100) | 软件版本号 | 固件版本，如 1616 表示 V16.16 | 2字节 | 只读 |
| 0x0065 (101) | 波特率高字 | RS485 波特率高 16 位 | 2字节 | 读写 |
| 0x0066 (102) | 波特率低字 | RS485 波特率低 16 位 （默认 38400 = 0x9600，与高字共同表示 32 位值） |
2字节 | 读写 |
| 0x0068 (104) | 设备地址 | Modbus 从站地址，范围 1~247 | 2字节 | 读写 |
| 0x0069 (105) | 零点偏移 | 角度零点修正值 | 2字节 | 读写 |
| 0x006A (106) | 计数方向 | 0 = 正转加计数，1 = 反转加计数 | 2字节 | 读写 |
| 0x006B~0x0070 (107~112) | 保留 | 预留扩展，当前未使用 | 2字节×6 | — |