Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 感測器/MEMS
 
 
感測器/MEMS  

角度感測器IC的晶片線性化

上網時間: 2015年11月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:角度感測器  線性化  旋轉軸  諧波線性化 

作者:Ali Husain Y. Sirohiwala,Allegro MicroSystems資深系統工程師

Wade Bussing,Allegro MicroSystems工程技術專家

從工業自動化和機器人到電子動力轉向與電機位置檢測,眾多產業應用都需要監測同軸或偏軸配置的旋轉軸角度。成功設計一種可滿足此類應用需求的角度測量系統,必須依照特定應用的要求。這些要求包括配置(偏軸或同軸)、氣隙、精度和溫度範圍等等。其中最關鍵的任務是儘量減少隨溫度變化的角度誤差、位置偏移和氣隙。

這些變數又與系統級的設計選項有關,如磁體尺寸、磁體配置(同軸或偏軸)、磁性材料和機械公差。同樣地,為了確保角度感測器IC在這些潛在的誤差源周圍正常作業,同時又不增加系統級設計的複雜性和成本,角度感測器 IC必須 具有一定的靈活性。但即使是最好的磁性角度感測器 IC 也受到所感應的磁場影響。

磁性角度測量系統有兩個主要的誤差來源:

•與感測器IC有關的誤差:固有的非線性、參數化溫度漂移和雜訊。

•與磁性輸入有關的誤差:磁場強度變化和磁場非線性。

角度誤差是指磁體的實際位置與角度感測器IC測量得到的磁體位置之偏差。這種測量是透過讀取角度感測器IC的輸出,然後將其與高解析度編碼器進行比對。對一次完整旋轉‘合計後的’角度誤差被定義為角度精度誤差,它是根據以下公式計算的:

角度精度誤差=(Emax–Emin)/2

換句話說,它是與理想直線之間的偏差幅度,範圍在0°和360°之間。

在設計中使用磁體時,磁場輸入在整個旋轉範圍內可能並不均勻:它存在固有誤差。這些磁場輸入誤差會導致系統內的測量誤差,這在考慮固有磁致誤差更高的側軸或偏軸設計時尤其重要,如圖1所示。


圖1:用於角度感測器IC的偏軸(左)和同軸(右)配置

如果誤差主要是由磁場輸入導致的,那麼即使經過最精確校準的角度感測器IC也會產生錯誤的測量結果。在大多數情況下,即使同軸磁場設計也會受到較大偏置的影響,此類問題經常發生在產線上組裝客戶模組期間。這些磁致誤差源是不可避免的,而且幾乎無法消除,往往需要付出高昂的代價,才能稍加緩解。

至於與角度感測器IC有關的誤差,製造商在向客戶交付產品之前都會先對非線性和參數化溫度漂移進行最佳化。根據客戶應用的要求,可以使用晶片濾波技術最佳化雜訊性能。

先進的線性化

本文介紹一種角度感測器IC(Allegro A1332)。這款感測器使用先進的線性化技術,補償在客戶產線終端所產生的此類誤差,以解決這個問題;同時也顯示如何透過線性化,將超過±20°的磁場輸入誤差降至±0.3°:大約改進了65倍。

這種線性化可以根據角度感測器IC周圍的目標磁體單次旋轉資料實現。從這種旋轉產生的角度讀數可用於產生線性化係數,然後儲存於晶片EEPROM,從而為相應磁系統的角度感測器IC進行最佳化。

在A1332角度感測器IC中用了兩種不同的線性化技術:分段線性化和諧波線性化。這兩種技術都可以透過使用Allegro公司提供的軟體計算係數以及編程設計晶片EEPROM來實現。

分段線性化是一種可編程設計的功能,允許調整角度感測器IC的傳輸特性,這樣角度感測器IC就能將施加磁場向量角度內的線性變化,輸出為對應的線性角度增量。這種線性化利用磁體在角度感測器IC周圍進行一次旋轉產生的資料完成的。

諧波線性化以 15 種修正諧波的形式進行線性化,利用快速傅立葉轉換(FFT)確定其相位和振幅,根據磁體在角度感測器 IC 周圍進行一次旋轉產生的資料可完成 FFT。

針對兩種技術的比較測試顯示,雖然分段線性化技術可實現更短的處理時間,但在校正正弦誤差項方面的能力有限。在這方面,諧波線性化技術能夠做的更好。另外,諧波線性化方法的靈活性——特別是改變所用校正諧波數量的能力——讓用戶在計算時間和誤差性能之間取得最佳平衡。根據測試顯示,在應用了線性化技術後,±20°的角度誤差可以減小到±0.3°之內。


圖2:使用分段式線性化技術前後的角度輸出

(下一頁繼續:分段線性化)


1 • 2 Next Page Last Page



投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 角度感測器IC的晶片線性化
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首