TMR3109 磁编码器：9 台量程异常，和一颗装错方向的磁铁

同样的夹爪结构，同样的 80° 开合行程，传感器所在转轴预期转过约 40°。但这一批 9 台机器，读数量程只有 2.6° 到 25.1°，最大接近最小的十倍；同一侧机器，读数方向还可能相反。

最初怀疑装配偏心，模型也能拟合。最后查到的是另一件事：磁铁的充磁方向装错了。这里记录的是这批故障，不是所有磁编码器异常的通用结论。

九台机器，差在哪里？

柱形只表示故障批次的原始读数量程，约 40° 是机构预期，不是第十台测量值。

机号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
量程（°）	25.1	13.9	11.7	11.2	11.0	8.0	4.5	3.8	2.6

数据通路并非完全没查：MCU 串口、共享内存、HTTP、网页的数值一致；一次 60 秒记录得到 3012 帧，未观察到丢帧、毛刺或明显位错误特征。但这些现象不能替代 CRC/error 校验，后者不能据此宣称已验证。

模型解释得通，为什么还不算找到原因？

横向偏心的磁偶极子模型能拟合量程缩小，得到约 1–2mm 的偏心估计，超过原厂给出的 0.5mm 上限。问题是：这是模型反推的参数，不是实测装配尺寸。

同一组角度数据可能对应不同的磁场条件。结构与原厂确认了实物磁钢为轴向充磁，而要求是径向对半充磁；更换后量程恢复到约 40°。这个实物检查与更换结果，比“拟合得很好”更有说服力。

圆盘一样，磁极可以完全不同

TMR3109 测的是磁场方向，不是直接看机械零件转了多少。所需的“径向对半充磁”，是 N、S 沿圆盘直径分在两边；轴向充磁则是上下两个圆面分别为 N、S。

轴向磁钢位于芯片轴线上时，面内旋转磁场分量很弱，偏心、晃动等残余影响反而可能占主导。这能解释本批的量程小、台间差大，但不能靠读数形状判定充磁方式；来料应按规格确认，必要时请供应商检测。

转一整周与夹爪全行程是两回事：正确安装的绝对角度编码器在完整旋转时应覆盖一周角度（在 0°/360° 处回绕）；本机构的约 40° 仅指传感器转轴在夹爪全行程内的转角。

换磁铁之后，标定还能做什么？

先让磁场与安装满足要求，再处理可重复的残余非线性。两点标定只把全闭、全开连成直线；九点标定用治具的 0/5/…/40° 采样点，逐段线性插值。它不能救掉线、无磁钢或不稳定的读数，也不能把“显示成 40°”当成真实量程恢复。

上图用于说明插值，不是这 9 台机器的逐台标定数据。网页操作是：放到治具卡位 → 采 2 秒均值 → 九点齐备且单调后确认；重复采同一点会覆盖旧值。两套数据都保留，mode 决定使用哪一套：确认九点启用分段，标定全闭/全开启用两点，也可显式切回九点。

读数	实际含义
芯片原始角度	raw/8388608×360°，与标定无关
标定角度	当前映射得到的治具角度，通常 0–40°
开合百分比	当前映射得到的开合比例，供算法使用
量程	端点之差：span_raw 或 span_deg，仍是芯片口径

曾经把治具角度写进 closed_deg/open_deg/span_deg，导致网页量程看起来固定为 40°。这些字段后来统一回芯片角度；这是修显示口径，不是修传感器。

附录：安装规格、SPI 提取与排查口径

安装项	产品规格书 v1.0.1 §3.6
磁钢	Ø9 × 2.5mm，钕铁硼 N35SH，径向对半充磁
气隙	1–10mm，典型 3mm
芯片表面场强	100–1000Gs；官网产品页另写 200–800Gs，应向原厂确认
中心偏差 / 倾斜	≤0.5mm / ≤±3°

SPI Mode 1，MSB 优先，以 4 字节传输承载 28-bit 返回数据：d[27:5] 为 23-bit 角度，d[4:1] 为 CRC（多项式 x⁴+x³+x²+1，初值 0011），d[0] 为 error。下面只演示角度提取，没有实现 CRC/error 校验。

rt_uint8_t tx[4] = {0x60, 0x00, 0x00, 0x00}, rx[4] = {0};
spi_xfer(s, tx, rx, 4);
uint32_t v = ((uint32_t)rx[0] << 24) | ((uint32_t)rx[1] << 16)
           | ((uint32_t)rx[2] << 8) | rx[3];
uint32_t raw = (v >> 5) & 0x7FFFFF;
float angle = raw / 8388608.0f * 360.0f;

本次抓到 MISO 有 4 个时钟的流水线延迟；最初位对齐错误使读数落在 337.5°–360°。上面的 >>5 是按此次实际接收字节排列提取，移植时要对照抓到的帧，而不是盲抄。

现象	先检查什么
恒为 0x7FFFFF（359.99996°）	供电、J57 连接、MISO 是否全 1；不能仅凭接近 360° 就判掉线
几毫秒内跨数百度乱跳	磁钢是否在位、磁场与装配是否符合要求
标定后百分比异常大	两端是否采在同一位置；项目有 2000 raw 的退化量程保护
静止噪声大	健康整机曾测 std ≈0.001°（约 18 LSB）；超过 0.5° 时查机械与磁场。按采集时间戳去重，别用重复 HTTP 样本低估噪声
MSH 单跑 tmr3109 断言	先 angle_init 初始化 SPI

接口沿用 /api/v1/angle/calib（GET/POST），并有采点、确认、重置、模式切换与回归验证操作。项目实现位于 MCU 的 angle_sensor.c、sensor_acq.c，以及 AP 的 angle_calib.go、angle_calib_http.go；这些是项目内文件名，不是公开代码下载链接。

协议与安装依据：多维科技 TMR3109 产品规格书 v1.0.1（§3.6、§4.1、§8）。本文保留 2026 年 9 月夹爪项目的实测记录；替换磁铁后的约 40° 是已记录结果，未提供九台逐台复测精度表。