MT 5V15 通讯磁编码器

MT 5V15 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。

支持多摩川通讯协议和Modbus RTU协议，可广泛应用于伺服电机反馈、关节机器人、自动化定位设备、精密仪器角度测量等领域。

参数	说明
产品系列	MT 5V15 通讯磁编码器
通讯接口	RS485 半双工
通讯协议	多摩川协议 / Modbus RTU 根据型号选择
传输速率	RS485: 2.5Mbps (多摩川) / 9600bps~2.5Mbps (Modbus, 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)
工作电压	DC 4～6V
工作电流	<50mA
每圈分辨率	17位有效(131072) · 17位格式输出（角度当量≈0.0027°/LSB）
测量范围	0° ~ 360° 连续旋转
角度误差 (INL)	出厂典型 ±0.5°，最大 ±1.0°；安装后自校准可提升至典型 ±0.07°（详见 4.4 节）
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	Ø35.97mm
安装孔	3×Ø3.1mm
产品厚度	7.46mm (含连接器)
最高旋转速度	12000 rpm
重量	≈5g
连接方式	GH1.25 连接器

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

1. 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
2. 将编码器模块固定在磁铁正上方，保持适当间距
3. 按照引脚定义连接电源和通讯线缆
4. 上电，确认电源指示灯亮起
5. 通过RS485发送通讯指令读取编码器位置数据

编码器与磁铁安装示意图（编码器固定在磁铁正上方，与磁铁保持 1~3mm 间距）

• 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

编码器出厂时已完成基础精度校准。出厂状态下，角度积分非线性（INL，Integral Non-Linearity）典型值为 ±0.5°，最大不超过 ±1.0°。编码器安装到电机后，磁铁与位置检测元件的装配偏差、机械安装偏心（同心度误差）等因素会引入附加安装误差，叠加后实际角度误差将大于出厂 INL 指标。建议在整机安装完成后执行一次自校准：编码器内部自动测量并存储安装误差补偿数据（无需外部计算），补偿后角度误差典型值可达 ±0.07°（较出厂典型水平约改善 7 倍；实际补偿效果与安装质量及校准时的旋转匀速性相关）。

自校准由编码器内部自动完成，无需外部计算。补偿内容：磁铁与位置检测元件的装配偏差、机械安装偏心。

校准过程要求电机保持匀速旋转，需满足以下条件：

条件	要求	说明
安装	按安装规范装配	同心度、气隙符合安装要求，磁铁居中
旋转速度	匀速（速度波动 < 3%）	推荐使用对拖平台或闭环伺服驱动；开环步进等匀速性差的驱动方式可能导致校准失败
旋转圈数	≥ 64 圈	校准过程中保持连续旋转，中途停止会导致校准失败
保存时间	成功后等待 ≥ 6 秒	校准数据写入掉电存储区，期间不可断电，否则校准结果丢失

使用配套上位机调试软件 ServoTool，通过 USB 转 RS485 连接编码器，按设备通信协议选择连接方式：

设备协议版本	连接方式	自校准入口
多摩川协议	多摩川模式，默认 2.5Mbps	多摩川面板 →「自校准 (INL)」按钮
Modbus 协议	Modbus 模式，默认 38400bps（站号默认 255）	Modbus 面板 →「自校准 (INL)」按钮

两种方式的校准窗口操作完全相同：

1. 打开串口 → 点击 「自校准 (INL)」 按钮打开校准窗口；
2. 让电机在目标速度段匀速旋转；
3. 点击 「开始校准」，保持匀速旋转 ≥ 64 圈，窗口会自动轮询校准状态；
4. 状态显示 「校准成功」 后停止旋转，等待 ≥ 6 秒；
5. 给编码器断电 → 重新上电，校准参数即生效。

使用自研主控时，可通过以下自定义命令帧触发校准（单字节命令，帧尾 XOR 校验）：

命令	功能	响应帧（3字节）
0xB1	启动自校准	[0xB1][状态][CRC]
0xB2	停止自校准	[0xB2][状态][CRC]
0xB3	查询校准状态	[0xB3][状态][CRC]

响应帧中"状态"字节定义：

状态值	含义	处理建议
0x00	空闲 / 未在校准	未开始校准（或校准未启动）
0x01	校准进行中	保持匀速旋转，继续轮询等待
0x02	校准失败	检查匀速性/同心度后重新发送 0xB1
0x03	校准成功	等待 ≥ 6 秒后断电重启，参数生效

Modbus 协议版本可通过保持寄存器触发/监控校准（以 1 为基地址，报文地址 = 寄存器号）：

寄存器地址	读写	功能	说明
113	读/写	校准控制	写 1 = 启动自校准；写 0 = 停止校准（须使用功能码 06 写单寄存器）
114	只读	校准状态	0=空闲　1=校准中　2=失败　3=成功

• 校准会覆盖编码器内部已保存的安装误差补偿数据，请确认需要时再执行；
• 校准过程中可正常读取角度数据（返回值为校准前冻结值，属正常现象），校准完成后自动恢复实时输出；
• 校准成功后必须等待 ≥ 6 秒再断电，否则校准数据写入未完成会丢失；
• 若开始校准后状态长时间停留在"空闲/未在校准"，请给编码器断电重新上电后再试；
• 自校准仅补偿安装误差（磁铁装配偏差、机械安装偏心），不改变编码器分辨率与输出协议。注意区分：分辨率对应的量化误差（±½LSB，约 ±0.0014°）与角度综合误差（INL，补偿后典型 ±0.07°）是两个不同维度的指标。

本编码器兼容常规伺服协议（多摩川通讯协议），通过RS485总线差分方式通讯。

• 接口：RS485 半双工
• 传输速率：2.5Mbps
• 接口响应时间：5μs
• 输出驱动器：RS485总线差分

主控端发送请求命令帧：

主控端接收来自编码器的数据帧：

字节	含义	说明
0x02	起始字节	固定值
0x00	状态	一直为0
0x34 0x12 0x00	编码器位置值	= 0x001234 = 4660 (max. 131072, 17bit有效)
0x24	CRC校验	= 0x02 XOR 0x00 XOR 0x34 XOR 0x12 XOR 0x00

主控端发送位置置零请求命令帧：

重要：置零命令必须连续发送10次才能生效

• 命令字节：0xAA 或 0xC2 均可触发置零
• 发送次数：连续发送 10次
• 间隔要求：每次发送之间的间隔时间 > 50μs
• 响应：编码器不会回复数据
• 生效时间：第10次命令发送完成后，等待约1秒，编码器自动将单圈位置设为0位
• 掉电保持：置零设置会保存到非易失性存储器中，掉电不丢失

除标准 0x02 读命令外，本编码器额外支持 0x1A 扩展读命令，可一次性读取单圈绝对位置、编码器ID、多圈计数、报警状态等完整数据：

主控端发送请求命令帧：

主控端接收来自编码器的数据帧（共11字节）：

字节位置	名称	含义	说明
Byte 0	CF	命令标识	0x1A，与发送的命令一致
Byte 1	SF	Status Field 状态域	正常时为 0x00，非零表示异常
Byte 2~4	ABS0 / ABS1 / ABS2	单圈绝对位置数据(3字节)	17位有效 (max. 131072)，LSB低位在前
Byte 5	ENID	编码器设备ID	固定值，由厂商决定
Byte 6~8	ABM0 / ABM1 / ABM2	多圈计数数据(3字节)	旋转圈数记录，LSB低位在前（本型号为单圈编码器，此字段为0或保留）
Byte 9	ALMC	Alarm Code 报警错误码	0x00 = 正常，非零表示有报警
Byte 10	CRC	CRC校验	前10字节的XOR校验和