产品说明书
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 | 16位有效(65536) · 16位格式输出(角度当量≈0.0055°/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 | 3ר3.1mm |
| 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 |
产品实物图
外形尺寸图(单位:mm)
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
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)
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)。
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:
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 |
出厂默认通讯参数:
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。
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
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 | 0x28 | 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 | 0x02 | 0x28 | 0x09 |
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 |
| 地址(十进制) | 参数名称 | 说明 | 长度 | 读写 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 当前角度值 | 当前绝对角度,范围0~65535 | 2字节 | 只读 |
| 2 | 多圈计数 | 旋转圈数累计值(有符号整数) | 2字节 | 只读 |
| 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 |
| 101 | 波特率(高字) | 通信波特率高16位,占2个连续寄存器 | 2字节 | 读写 |
| 102 | 波特率(低字) | 通信波特率低16位 | 2字节 | 读写 |
| 104 | 设备地址 | Modbus从站地址,范围1~247 | 2字节 | 读写 |
| 105 | 零点偏移 | 角度零点修正值 | 2字节 | 读写 |
| 113 | 校准控制 | 写 1 = 启动自校准;写 0 = 停止校准(功能码 06) | 2字节 | 读写 |
| 114 | 校准状态 | 0=空闲 1=校准中 2=失败 3=成功 | 2字节 | 只读 |