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  • 你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?

    你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?

    你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?有一个测量位置变化的位置传感器,用万用表电压档测量传感器的输出信号,结果显示的是模拟量信号,即位置和信号输出大小呈线性关系。但是,用示波器(Picoscope 4227)测量传感器的输出信号,显示的却是 PWM 信号(脉宽调制),即位置不同,输出 PWM 信号的占空比不同。 PWM 信号的参数是:200 Hz, 低电平为 0V,高电平为 18V。 现在可以确定,我的传感器输出信号是 PWM 信号。PWM 信号需要输入到控制器 I/O 中,但是控制器 I/O 口不具备直接采集 PWM 信号的功能。 解决方案 设计个电路,将 PWM 信号转化为模拟量信号,然后将转换后的模拟量信号输入到控制器模拟量 I/O 口。 转换电路 1. 二阶压控有源低通滤波电路。 设计一个深度滤波电路。滤波电路图为: 低通滤波频率公式为:f=1/(2π*RC),我最后选择 R=1K,C=10uf,算出的低通截止频率 f=15.9HZ。 滤波电路后端是一个运算放大器,放大倍数公式:A=1+Rf/R1。我不希望电压被放大,所以我选择 A=1.1。又因为 R1//Rf=2R(R1,Rf 两者并联的值等于 R 串联值),最终:Rf=220 欧,R1=2.2k,R=1k。 2. 积分电路(无源滤波电路) 低通滤波电路前面是一个二级积分电路(将两个电容都接地),R=1K,C=10uf。下图是一级积分电路,设计的积分电路是将两个下图电路串联构成二级积分积分: 为验证电路效果进行的测试,我使用的设备是 PicoScope4227,由于该设备最大只能生成正负 1V 的电压信号,就生成了幅值为 1V(低电平 0V,高电平 1V),频率为 200HZ 的 PWM 信号作为积分电路的输入信号。各种效果图如下: 示波器直接采集发生器生成的 PWM 信号,波形如下: 示波器从二阶滤波电路输入端采集信号,波形如下。发现该号波形与上图的波形相比已经发生了变化。 示波器从一阶滤波电路输出端中采集到的信号波形,即滤波电路从左往右数,第一个电阻与第一个电容交点的输出波形: 滤波器从二阶滤波电路输出端采集到的信号波形,即最终输出信号波形 最终输出波形的参数。 问题 1:为什么万用表电压档测量传感器输出信号,结果是模拟量信号,而示波器看到的是 PWM 信号?我该相信哪个结果? 答:这个问题牵涉到测量输入口的分辨率问题。万用表输入口的分辨率低(通过此例看低于 200HZ),而示波器输入口的分辨率高,可达几千,甚至几兆赫兹频率,所以输出的结果不同。我们要相信示波器显示的结果。我理解 PWM 信号本质还是希望达到模拟量的效果,只是表现形式不同。 2:关于计算公式 答:在低通滤波电路中,有个频率公式 f=1/(2π*RC), 它计算的是低通截止频率(-3dB)。而在积分电路中,有个公式 T=RC。 这个 T 是指电容充放电需要的时间。选取 T 时,根据一般经验公式,T>10 * T\'(T\'表示信号周期)。 在本例的积分电路中,RC=10ms,只有两倍的信号周期,但是通过测试,信号效果还是比较理想的。如果将更多的积分电路串联,效果会更好。 3:PWM 信号被控制器采集还有其他方案吗? 答:方案一:将 PWM 信号倍频,就是提高 PWM 信号的频率,但是占空比不变化。PWM 倍频后的频率大于控制器 I/O 的分辨率,就可以被控制器默认为做模拟量,从而可以输入到模拟量 I/O。 方案二:通过软件办法计算 PWM 的占空比。在控制器中编写程序,首先定时,测量这段时间内 PWM 信号中高电平的时间,从而计算出占空比。以上就是PWM信号转换为模拟量信号的过程解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-17 关键词: pwm 位置传感器 模拟量信号

  • TDK发布SPC接口的新型抗杂散场3D HAL®位置传感器

    TDK发布SPC接口的新型抗杂散场3D HAL®位置传感器

    · 带SPC接口的霍尔效应3D位置传感器允许主动杂散场补偿 · 360度, 抗杂散场角度测量,使该传感器适合转向角度位置检测 TDK公司 宣布Micronas masterHAL®传感器系列的产品组合扩展,发布了新的抗杂散场3D HAL®位置传感器HAL 3970。该传感器适用于汽车和工业应用,具有从0°到360°的高精度角度检测,线性位置检测,并使用SPC输出来传输计算的位置信息。SPC接口是SENT协议根据SAE J2716标准的增强。它能够根据外部ECU发送的触发脉冲来传输数据,并且支持点对点连接以及最多四个传感器的单线总线模式。 单元时间、帧格式、触发模式、慢通道格式、滚动计数器等参数易于配置。 例如,HAL 3970可用于方向盘位置应用中的抗杂散场角度检测*。 样品将在2020年第四季度提供。 HAL 39xy传感器系列中的每个传感器都基于具有专利的3D HAL感应单元技术**。HAL3970使用一种特殊的霍尔片阵列来高精度测量垂直和水平磁场分量。由于这些霍尔板的精密排列,传感器可以检测到360度的角度,并对抗外部杂散磁场。确定旋转角度只需要一个简单的两极磁铁。理想情况下,磁铁应放置在轴端配置的敏感区上方。该传感器还支持杂散场稳健离轴测量. HAL3970的片上信号处理计算出磁场分量的角度,并将该值转换为数字输出值。 该传感器具有强大的DSP和嵌入式微控制器。DSP负责快速信号处理,而微控制器则负责接口配置和功能安全相关任务的监控。 通过对非易失性存储器进行编程,可以根据磁路调整增益和偏移、参考位置等主要特性。根据ISO 26262,HAL 3970为SEooC(独立安全单元)ASIL B级。HAL3970有8印脚SOIC8 SMD封装。 术语 · 3D HAL® 感应单元: 可直接测量X、Y、Z三个方向的磁场 · 杂散场补偿: 现代霍尔效应传感器必须对混合动力或电动汽车(xHEV)中的电动马达或电源线产生的干扰场不敏感 主要应用 · 方向盘角度测量 · 变速器系统或离合器应用中的长冲程测量 主要特点和效益 · 抗杂散场干扰的位置检测(线性和旋转360°),符合ISO 11452-8要求 · 180°旋转应用中的梯度杂散场补偿 · 传输位置和温度信息,包括滚动计数器 · 支持SPC增强的12位串行消息格式,包括温度信息 · 各种SPC触发模式(恒定、可变长度和短触发脉冲(点对点)) · 在最小供电电压下通过传感器输出引脚编程 · ISO 26262 SEooC ASIL B级,支持功能安全应用 · 供电范围: 3.0 V to 16 V · 上达16 kSps 的采样频率 · 适用于汽车应用,环境温度范围从-40°C到最高150°C 主要数据

    时间:2020-09-30 关键词: 传感器 spc接口 位置传感器

  • 霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手

    霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手

      作者:霍尼韦尔传感与控制部Chris Gottlieb   霍尔效应旋转位置传感器用于测量、监测和数据反馈,是众多交通运输和工业应用不可分割的组成部分。   在大部分私人交通工具或重工业机动车辆中,都有各式各样的零配件、开关和传感器,其中一种颇为值得关注的零配件——霍尔效应旋转位置传感器,该传感器可能应用于轿车、卡车、公交车和船舶等应用中。   霍尔效应旋转位置传感器,旨在通过磁场而不是机械电刷或机械齿轮来测量运动元件的角位置。该类型传感器使用一个带磁偏置的霍尔效应集成电路 (IC),在执行一系列操作的同时,感应执行器轴的旋转移动。执行器轴的旋转,会改变集成电路相对于磁铁的位置,从而使磁通密度发生变化,将集成电路的输出转换为90°行程内的线性输出,为驾驶员或车辆子系统提供反馈。   固态霍尔效应技术提供非接触式操作。传感器内部采用的是磁场,而不是电位计所用的弧刷。电位计的弧刷会导致摩擦,降低产品寿命。利用旋转位置传感器的非接触式磁场霍尔效应技术,既有助减少机械损耗,又可减小执行扭矩,从而延长产品的服务年限。   霍尔效应旋转位置传感器具有高性价比,广泛应用于交通运输和工业应用的严苛环境中。   潜在的交通运输应用   脚踏板位置感应   在重载设备和其他车辆中,霍尔效应旋转位置传感器能够取代脚踏板与发动机之间的机械电缆连接。机械电缆会抻拉或腐蚀,需要定期维护和重新校准。取代机械电缆,能改善发动机控制系统的响应和车辆排放,提高可靠性并减少超重。这种电子油门系统比电缆连接系统更安全,更经济。 霍尼韦尔RTY系列旋转位置传感器可用于脚踏板位置感应   举例来说,旋转位置传感器可以安装在毗邻脚踏板的地方,测量脚踏板被踩下的距离。驾驶员踩的越有力,脚踏板被压越低,便会有更多燃料和空气流向发动机,车辆也就开得越快。当驾驶员的脚松开踏板,霍尔效应旋转位置传感器能够感应踏板位置的变化,向发动机发送信号,减少通过节气门的燃料和空气。车辆便会响应此信号而减速。   公交车和卡车悬架/自动门踏板感应   霍尔效应旋转位置传感器也可用在公交车和重卡离地高度系统中,感应悬架系统的行程。公交车利用自动踏板可降低其离地高度,方便乘客上下车。在此应用的两端都可使用霍尔效应旋转位置传感器:一个传感器监控控制杆的位置,第二个传感器部署在悬架臂或连杆上来监控离地高度。   精确的位置感应可确认车辆是否处于适合应用系统要求的正确高度,从而改进车辆上下通行的便利性。大型拖车也可利用霍尔效应旋转位置传感器来监测拖车高度,提高仓库停靠对接的效率。   七个重要问题:设计工程师在选择霍尔效应旋转位置传感器时,须考虑哪些规格参数?   1. 耐用性。工程师应考虑设备将在何种类型的环境中工作。对于极具挑战性的环境,应规定外壳防护等级达到IP67,达到更高的产品耐用性。这对于通常运行在严酷气候和环境下的车辆及设备来说,尤为重要。 霍尼韦尔RTY系列霍尔效应旋转位置传感器,其轴承设计和相关IC电路的优良品质,使产品设计寿命达到1500万次旋转   2.使用寿命。产品数据表上会清晰标注该设备的官方使用寿命。旋转次数最好是由传感器生产厂家执行测试,这样您的工程技术人员便可节省时间。   3. 指定集成连接器。传感器采用一体化的连接器具有两个重要优势,一是尺寸更小,二是使用寿命更长。集成有连接组件的传感器,比依赖尾纤连接的传感器总体包装尺寸更为小巧,这使开发人员能够设计和构建尺寸更小的整体系统。使用集成连接器,可摈弃众所周知易于损坏的尾纤,能显著提高耐用性,因为尾纤中的导线会受应力损伤、磨损和被啮齿类动物咬坏或弄折。   4. EMI/EMC抗扰性。不同频率的无线电波会对电子设备造成干扰。汽车等级的EMI/EMC保护,能够对抗环境中的无线射频,提供有保证的传感器性能。   5. 标准化的I/O。通过行业标准的AMP终端、32 mm安装间距和通用型引脚布局类型,能帮助您省时、省力、省资金。标准I/O能大幅简化插入式更换方式,因为其安装点、高度和脚位都与现有设备基本一致。   6. 传感器灵活性。选择传感器之前,应先判断一下,您是只使用一种电源,还是需要使用多种输入电压。使用具有多种工作电压或工作电压范围的位置传感器,会给您带来便利。多种工作电压范围,可以让设计工程师灵活地设计符合许多常见应用中不同行程需要的解决方案。   7. 传感器供应商是否可靠。有一点很重要,您必须考虑供应商是否能够提供产品所需要的设计、测试、产品品质和定制技术。另外,如果供应商熟知和了解国际标准,以及生产/发货流程与政策,则更是锦上添花。   霍尔效应位置传感器设计用于测量、监控和提供反馈,是众多交通运输和工业应用中不可分割的组成部分。根据您的设计应用,选择合适的传感器和供应商,是项目取得成功的基础。   除交通运输应用外,霍尔效应旋转位置传感器还可广泛应用于工业应用中。   灌溉枢纽控制      霍尔效应旋转位置传感器的一个广受欢迎的用途是大型农场使用的喷灌系统。传感器能够监测喷头灌溉时的角度范围。灌溉系统是否把水喷洒到了您希望浇灌的土地,或者系统能达到360度喷灌。这些技术知识能帮助农业工作者减少水耗,提高农地产出。   阀门位置感应      一种常用的工业应用是工艺阀的控制。油田、核电站、食品加工厂和饮料生产厂商都需要监控阀门位置。霍尔效应旋转位置传感器用于监控大型和小型阀门的位置,有助确保阀门关闭,或监控阀门是怎样打开的。   HVAC挡板控制      供暖、通风和空调系统可使用旋转位置传感器来控制挡板。在寒冷的日子里,打开的挡板会使冷空气进入室内, HVAC系统开始供暖。对于开着窗户的房间,打开的挡板也会使户外空气进入,降低系统效能,增加供暖和制冷的成本。高效利用霍尔效应旋转位置传感器和温度传感器,能够帮助物业经理更好地管理HVAC系统,减少运营费用。

    时间:2020-09-02 关键词: 传感器 霍尼韦尔 hvac系统 位置传感器

  • 使用 FPGA 与 ASIC 实现位置传感器对接

    使用 FPGA 与 ASIC 实现位置传感器对接

    很多原始设备制造商 (OEM) 已经习惯于依赖现场可编程门阵列 (FPGA) 或ASIC技术来完善现成可用的产品所不支持的功能。 这些功能中的其中一个就是与工业用伺服器和AC逆变器驱动中的位置传感器相对接。使用FPGA和ASIC来支持位置传感器反馈,增加了系统成本,并且增加了不必要的开发复杂度。由于这个最新功能,开发人员必须花费额外的时间和精力来编写复杂代码,而不是专注于产品的差别化,以及内核在电机控制和运动控制方面的能力。此外,FPGA和ASIC均提供相对固定的实现方式,在无需重新设计的同时,在多个应用中也缺乏可扩展性。     如果有一款解决方案能够简化系统、节省电路板空间和开发工作量,使开发人员无需在业内非差别化特性开发方面做出不必要的投入,那么结果又会怎么样呢? 通过使用C2000™ Delfino™ TMS320F28379D/S MCU和DesignDRIVE位置管理器技术,设计人员能够避免这一难题,并且与位置传感器直接对接。 当把DesignDRIVE位置管理器技术与全新的Delfino F28379 MCU组合在一起时,可创建一个工业驱动片上系统 (SoC) 解决方案,以实现工业驱动与EnDat2.2和BiSS-C绝对位置传感器的直接、轻松连接。通过使用同样位于芯片上的一部分精密模拟电路,这些同样的器件能够进一步解码解算器信号,以及模拟SIN/COS传感器传来的角度信息。     F28379 MCU是首款提供广泛位置传感器支持、灵活性、可扩展性和耐用性的商用微控制器,使得对于定制FPGA支持的需要成为过眼云烟。针对这4个传感器以及增量传感器的解决方案作为controlSUITE™ 软件套件的一部分免费提供。 C2000 MCU团队正在2015年的SPS IPC Drives Show(工业自动化展会)上首次推出全新的C2000 Delfino TMS320F28379S和TMS320F28379D MCU,以及DesignDRIVE位置管理器。如需了解更多信息,敬请访问TI展位(6号厅,441号展位)。 如需获得与电机位置编码器接口设计相关的帮助,请查看这一博客系列。   原文链接: https://e2e.TI.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2015/11/20/enabling-simple-interfacing-with-posiTIon-sensors

    时间:2020-08-11 关键词: FPGA asic 位置传感器

  • ZMID520x系列是电感式位置传感器旋转360度解决方案

    ZMID520x系列是电感式位置传感器旋转360度解决方案

    IDT公司的ZMID520x系列是电感式位置传感器,采用线回路和涡流产生电感的原理来检测导电物体在线圈上滑动或旋转的位置,旋转检测全方位360度,PWM数字输出,过压,反相极性,ESD和短路保护,10位分辨率,满足汽车标准AEC-Q 100, grade 0,工作温度-40°C 到150°C,主要用在高达360度的旋转位置传感器如转向角传感器,替换电位器,小角度传感器或弧线运动传感器如阀门传感器,汽车水平传感器以及线性运动传感器如液面传感器.本文介绍了ZMID520x系列主要特性,功能框图,应用电路以及评估板ZMID520x EVK主要特性,主要元件分布图,ZMID5201/02/03演示板电路图,材料清单和PCB设计图. The ZMID520x uses the physical principles of inducTIon in a wire loop and eddy currents to detect the posiTIon of an electrically conducTIng target that is sliding or rotaTIng above a set of coils, consisting of one transmitter coil and two receiver coils. The three coils are typically printed as copper traces on a printed circuit board (PCB). They are arranged such that the transmitter coil induces a secondary voltage in the receiver coils that depends on the position of the metallic target above the coils. A signal representative of the target’s position over the coils is obtained by demodulating and processing the secondary voltages from the receiver coils. The target can be any kind of metal, such as aluminum, steel or a PCB with a printed copper layer. The ZMID5202 is an inductive position sensor IC with PWM output, used for absolute rotary and linear motion sensing in automotive, industrial and consumer applications. The ZMID5202 uses the physical principles of induction in a wire loop and eddy currents to detect the position of a metallic target that is sliding or rotating above a set of coils, consisting of one transmitter coil and two receiver coils. The three coils are typically printed as copper traces on a printed circuit board (PCB). They are arranged such that the transmitter coil induces a secondary voltage in the receiver coils which depends on the position of the metallic target above the coils. After demodulating and processing the secondary voltages from the receiver coils, a signal representative of the metallic target’s position over the coils is obtained. The ZMID5201/-02-/03 ICs are fully qualified to the automotive standard AEC-Q 100, grade 0 from -40°C up to 150°C ambient temperature. ZMID5202主要特性: Inductive principle Rotation sensing up to a full turn of 360º PWM digital output Overvoltage, reverse polarity, ESD and short circuit protection 10-bit resolution Power or ground loss detection Facilitates redundant design requirements Programmable linearity correction Adaptive gain control supporting a wide range of coil designs Diagnostic features supporting ISO26262 Supporting up to ASIL-B Overvoltage and reverse polarity protection up to ±18V Small 14-TSSOP package The ZMID520x Evaluation Kit is designed for sensor module evaluation, laboratory setup, and module calibration development for the ZMID520x Family of Inductive Position Sensor ICs.  ZMID5201: analog interface  ZMID5202: PWM interface  ZMID5203: SENT interface ZMID5202典型应用:  Rotary position sensors up to 360°; e.g. steering angle sensors, potentiometer replacement  Small-angle sensors or arc-motion sensors; e.g. pedal, vehicle level, or valve sensors  Linear motion sensors; e.g. linear-actuator position sensors, fluid-level sensors 图1.ZMID5202功能框图 主要框图包括:  Power management: power-on-reset (POR) circuit, low drop-out (LDO) regulators for internal supplies  Oscillator: generation of the transmit coil signal  Analog front-end: demodulator and gain control for the receive signals  Analog-to-digital converter (ADC): conversion into digital domain  Digital signal processing: offset correction, conversion of sine and cosine signals into angle and magnitude, angle range adjustment, linearization, etc.  EEPROM: nonvolatile storage of factory and user-programmable settings  One-wire interface (OWI): programming of the chip through the output pin  Interface options: — Analog output for ZMID5201 — PWM output for ZMID5202 — SENT output for ZMID5203  Protection: overvoltage, reverse polarity , short circuit protection  Test control: factory testing; connect TEST_D and TEST_ENA pins 图2.ZMID5202应用电路 评估板ZMID520x EVK The main purpose of the ZMID520x Evaluation Kit is communicationbetween the user’s computer and the ZMID520x. The computersends commands and data via its USB port to the ZMIDCommunication Board. The microcontroller on the Communication Board interprets thesecommands and relays them to the ZMID520x located on theZMID520x Demo Board using the one-wire interface (OWI) communicationinterface. The microcontroller also forwards data bytes from the ZMID520xback to the computer via the USB connection. These bytes canbe sensor readings, raw analog-to-digital converter (ADC) datafrom analog outputs, or ZMID520x EEPROM contents. The ZMID520x AID EVK Application Software is a graphical userinterface (GUI) is provided online for the kit. It supports allZMID520x configurations and enables the user to intuitivelyunderstand the functionality of the ZMID520x as well asperforming measurements. The ZMID520x Evaluation Kit is designed for sensor module evaluation,laboratory setup, and module calibration development forthe ZMID520x Family of Inductive Position Sensor ICs.  ZMID5201: analog interface  ZMID5202: PWM interface  ZMID5203: SENT interface The main purpose of the ZMID520x Evaluation Kit is communicationbetween the user’s computer and the ZMID520x. The computersends commands and data via its USB port to the ZMIDCommunication Board. The microcontroller on the Communication Board interprets thesecommands and relays them to the ZMID520x located on theZMID520x Demo Board using the one-wire interface (OWI) communicationinterface. The microcontroller also forwards data bytes from the ZMID520xback to the computer via the USB connection. These bytes canbe sensor readings, raw analog-to-digital converter (ADC) datafrom analog outputs, or ZMID520x EEPROM contents. The ZMID520x AID EVK Application Software is a graphical userinterface (GUI) is provided online for the kit. It supports allZMID520x configurations and enables the user to intuitivelyunderstand the functionality of the ZMID520x as well asperforming measurements. 评估板ZMID520x EVK主要特性:  USB “plug and play” – no driver installation needed  Small ZMID Communication Board: 5cm  8cm  One-wire communication interface (OWI) enables quick andeasy configuration and calibration of the ZMID520x using theuser’s computer  PWM, analog or SENT reading of the output depending onproduct  The design allows easy swapping of ZMID520x Demo Boards  Ability to connect and evaluate an external module board — No external power supply needed — External module is supplied from the ZMID520x DemoBoard 评估板ZMID520x EVK包括:  ZMID520x Demo Board with printed sensor coil  ZMID Communication Board  Micro-USB cable  Kit software is available for download from the IDT web site: 图3. 评估板ZMID520x EVK外形图 图4. 评估板ZMID520x EVK主要元件分布图 图5. ZMID520x旋转360度演示板概述图 图6. ZMID5201演示板电路图 图7. ZMID5202演示板电路图 图8. ZMID5203演示板电路图 ZMID520x旋转360度演示板材料清单: 图9.ZMID520x旋转360度演示板PCB布局图(顶层) 图10.ZMID520x旋转360度演示板PCB布局图(底层)

    时间:2020-07-21 关键词: idt 位置传感器

  • AS5200L旋转磁性位置传感器,你知道吗?

    AS5200L旋转磁性位置传感器,你知道吗?

    什么是AS5200L旋转磁性位置传感器?它有什么作用?全球领先的高性能传感器解决方案供应商艾迈斯半导体今日推出了 AS5200L。这款配备 I2C 接口的双通道旋转磁性位置传感器,是可在安全性至关重要的汽车应用中实现节省空间的新型设计。 AS5200L具备 AEC-Q100 1 级资格认证,扩展了艾迈斯半导体的磁性位置传感器产品组合,该产品具有多项独特功能,适用于电气动力总成系统线控驱动功能,如适用于传统变速杆和旋转换档杆的线控换档,以及踏板应用等。 艾迈斯半导体一直以可靠的高性能位置传感技术而著称,双裸片的采用使得 AS5200L 的性能更进一步。裸片的层叠结构意味着可与单个更小的磁铁配对,同时每个通道都能提供一致的测量输出。每个裸片都采用单独的封装引脚,以防止设备电气故障影响到两个裸片。 与艾迈斯半导体所有磁性位置传感器一样,AS5200L 亦可免受杂散磁场干扰,即使在嘈杂的磁场环境中也可以提供精确度高且重复性好的测量。由于无需增设其他磁性位置传感器 IC 通常需要的屏蔽,所以可实现极其可靠的性能,并可降低系统成本。 AS5200L采用 MLF-16 封装,占用面积仅为 5mm x 5mm,可节省空间。同时,外露的焊盘和可浸润侧板可实现快速简单的板级焊点检查。对汽车系统设计工程师而言,如需在空间受限的车辆电气化应用中(例如:换档杆和踏板)或其他各种非接触式电位计应用中(例如:旋钮和操纵杆),进行精确可靠的旋转位置检测,AS5200L 是理想之选。 I2C 接口允许通过主机微控制器对相关参数进行简便快捷编程,无需专门的编程器。AS5200L 提供 I2C 接口或 PWM 信号输出角度信号,采用 12 位分辨率,由固有非线性引起的最大误差不超过 ±1°。 AS5200L 在正常工作和待机模式下的功耗都很低。智能低功耗模式可自动降低功耗,因此每 100ms 巡检时的平均电流仅为 1.5mA。 默认情况下,传感器测量的旋转角度为 0°至 360°。通过在芯片的一次性可编程 (OTP) 内存中设置起始和停止位置,可根据用户需求设置更小的角度范围。 艾迈斯半导体位置传感器市场总监 Thomas Mueller 表示:“AS5200L 非常适用于安全性至关重要的嵌入式汽车应用,在此类应用中,均要求传感器具备高精度、冗余和超小尺寸。配备冗余的 12 位高分辨率 I²C 或 PWM 输出的双通道AS5200L 非常适用于混合动力车辆、电动车辆和传统车辆中的线控换档应用。由于性能出色且具有双路冗余的特点,AS5200L 可帮助汽车厂商在系统层面上达到 ASIL D 等级要求。”以上就是AS5200L旋转磁性位置传感器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-08 关键词: 芯片 传感器 位置传感器

  • 双AMR电机位置传感器,适用于安全关键应用

    双AMR电机位置传感器,适用于安全关键应用

    作者:ADI公司 Enda Nicholl,战略营销经理 摘要 本文就我们在朝着半自动驾驶和全自动驾驶发展期间出现的汽车电气化趋势,尤其是,为了让电子转向助力(EPS)和电子制动系统满足必要的安全标准,以确保无人驾驶汽车的安全性和可靠控制时需要作出的改变提供一些见解。 ADI公司(ADI)提供磁阻(MR)位置传感器产品和基于分流器的电流检测放大器产品,它们可使EPS和电子制动系统中使用的无刷电机实现高性能换相和安全运行。 简介 近年来,因为人们更加重视提高车辆安全,所以主动高级驾驶员辅助系统(ADAS)不断得到发展和推广,它是对依赖安全气囊来保护驾驶员和乘客安全的传统被动系统的一种补充。这些新出现的系统最初是为了帮助驾驶员在安全危急情况下做出正确决策,从长期而言,则是替代驾驶员做出决策。这些技术进步也引领着汽车朝向半自动和全自动驾驶转变。让电子控制单元(ECU)代替驾驶员做出决策,让执行器负责进行车辆转向和制动操作,如此,将驾驶车辆的任务移交给传感器、ECU和电子执行器。这一趋势推动我们开始开发更可靠、更智能、性能更高的冗余电子执行器解决方案,这些解决方案需要符合ISO 26262功能安全标准。这是一项基于风险的安全标准,对危险操作情况的风险进行定性评估,并在组件和系统设计中融入安全措施,以避免或管控系统故障,以及检测或控制随机出现的硬件故障或减轻其影响。这些执行器系统通常使用无刷直流(BLDC)电机驱动,由于这些系统对安全性至关重要,设计人员在设计解决方案的硬件和软件时,必须保证系统能够满足汽车安全完整性等级(ASIL) D级的高标准。 BLDC电机换相和控制 顾名思义,无刷直流电机没有电刷触点,需要使用电机位置传感器(MPS)来测量定子与转子之间的相对位置,以确保定子线圈按正确顺序通电。电机位置传感器在启动时至关重要,因为此时微控制器没有可用的反电动势来确定转子和定子的相对位置。 传统上,阻塞换相(见图1a)由三个霍尔开关组成,用于指示无刷直流电机中转子的位置。由于人们要求提高BLDC电机驱动器(包括EPS系统)的性能,尤其是降低其噪声、振动和不平顺性(NVH),以及提高其运行效率,所以阻塞换相逐步被正弦换相控制取代。霍尔开关则可由安装在电机轴末端的双极磁铁前面的MR角度传感器代替(见图1b)。在典型的应用中MPS也被安装在ECU总成上,ECU则被集成到电机外壳中,并且安装在电机轴的末端。 图1.(a) BLDC阻塞换相控制和(b) BLDC正弦换相控制。 图2.ISO 26262 ASIL评级矩阵。 安全关键应用的功能安全(示例EPS) ISO 26262于2011年引入,作为一种安全标准,用于解决与电气安全相关的系统故障可能造成的危害,之后被2018年版取代。 必须对系统实施安全和风险分析,以确定系统的ASIL等级。ASIL等级是通过审查系统在运行期间潜在危险的严重程度、暴露程度和可控性来确定的(见图2)。 例如,如果我们对EPS系统实施风险和危害分析,可能会得出以下结论:基于这些事件(例如转向卡滞和自动转向等)的严重程度、可控性和暴露性,将这些严重事件评定为ASIL D等级。同样,对于即将推出的电子制动系统,可以采用同样的逻辑确定不可控事件的严重程度,如制动卡滞或自动制动。 根据EPS或制动系统示例,ASIL D系统的评级可以通过分解子系统来实现,如图3a、图3b和图3c所示。 图3.针对ASIL D系统的ASIL分解方案。 并不要求每个系统组件都按照ASIL D标准和流程进行开发,以使ASIL D系统合规;但是,在进行系统级别的审核时,要求整个系统必须满足要求,并且可以集成QM、ASIL A、B、C、D级别的子组件作为系统的组成部分。 系统分解还应该确保充分的独立性,并考虑到依赖或共因故障的可能性。 EPS系统拓扑 典型的EPS系统拓扑结构如图4所示。EPS ECU根据驾驶员施加到方向盘上的转向扭矩、方向盘的位置和车辆的速度来计算所需的辅助功率。EPS电机通过施加力来转动方向盘,减少驾驶员操纵方向盘所需的扭矩。 图4.典型的EPS拓扑。 电机轴位置(MSP)角结合相电流测量信息,用于对EPS电机驱动器实施换相和控制。基本的典型EPS电机控制环路如图5所示。所需的扭矩辅助等级因驾驶条件而异,由车轮速度传感器和扭矩传感器决定,扭矩传感器测量驾驶员或无人驾驶汽车中的电机执行器施加到方向盘上的扭矩。然后,微控制器使用MSP数据和相电流数据来控制提供给电机(提供所需的辅助)的电流负载。 图5.典型的EPS电机控制环路。 EPS电机位置和相电流传感器 MPS传感器故障可能导致或加重系统故障,例如转向锁止或自动转向,因此MPS是EPS系统中的关键组件。所以,重要的是,系统要能够综合全面地诊断传感器故障和冗余,以确保在MPS传感器出错或发生故障时能够确保继续正常运行,确保不会发生严重的系统故障,或者在出错时,系统能以安全地方式停止运行。 电流检测放大器通常用于间接精确测量电机负载,一般应用于三个电机相位中的两个相位,提供额外的诊断信息(可以作为整体系统安全保障措施的一部分)。 此外,高度准确的电机位置和相电流测量可以从系统层面改善EPS电机的控制性能,实现非常高效、安静、平稳的转向,从而改善整个驾驶体验,因此它是系统中的关键组件。 EPS电机控制的功能安全 在EPS或其他安全性关键电机控制应用中,我们可以采用不同的方法来实现ASIL D合规性。以下示例说明:可以将双重各向异性磁阻(AMR)电机位置传感器和ADI的电流检测放大器集成到这样的系统中,提供所需的性能等级和冗余,从系统级别实现ISO 26262 ASIL D合规性。 在图6所示的框图中,用基于不同技术(例如霍尔、GMR或TMR)的另一个传感器对双AMR传感器进行了完善和补充。双AMR传感器用作主(高精度)传感通道,第二个不同传感器技术通道有三个用途: 启用“三选二”(2oo3)比较,以验证当与其他系统输入组合时,其中一个传感器通道是否出现故障。 在发生可能性极低的两个AMR通道都出故障情况下,提供位置反馈。 在电机极数为奇数的情况下,为微控制器提供360˚象限信息,用于电机换相。 准确的角度测量将继续由双AMR传感器的两个通道提供。额外的系统诊断,例如电机负载和轴的位置,可以从准确相位电流检测放大器的动态状态(反电动势)间接推断得出。 图6.适用于安全性至关重要的应用的电机位置和相电流检测结构示例。 如果我们查看这个传感器架构示例中所有可能的传感器故障模式,可以看出,应该始终有两个位置传感器输入可用于进行可靠性检查。即使在两个AMR通道都由于常见的故障原因导致同时故障这种极不可能的极端示例中,仍然可以使用来自辅助传感器通道的降级位置检测信息和电流传感器在动态状态下提供的反电动势信息进行交叉比对,以确保系统的基本功能继续正常运行。 这种系统级别的诊断功能将确保不会发生严重的故障模式,并且保证系统实现ISO 26262 ASIL D合规性。之后,可以安全关闭系统的电源,或者转入跛行回家模式,以返回经销商处进行维修。 总结 随着用于提高汽车安全性的ADAS推出,以及全自动和半自动驾驶车辆的出现,人们开始要求获得更可靠、更智能、性能更高的冗余电子执行器解决方案,且要求该方案符合ISO 26262功能安全标准。ADI公司提供的电机轴位置和相电流检查产品不仅能满足提高性能,实现更顺畅、更高效的电机控制的要求,还提供了在EPS或制动系统等安全性至关重要的应用中实现高ASIL要求所需的冗余。 ADI提供的ADA4571-2双AMR传感器专为需要冗余和独立检测通道的这类安全性至关重要的应用而设计。它是一款双通道AMR传感器,集成了信号调理放大器和ADC驱动器。该产品包括两个AMR(Sensitec AA745)传感器和两个放大器信号调理ASIC。该传感器提供非常低的角度误差信号,通常在0.1度范围内,具备可忽略的迟滞、高带宽、低延迟和良好的线性度。这些特性能够帮助减少转矩波动和可听到的噪声,帮助实现顺畅、高效的BLDC电机控制。此外,AMR传感器在饱和》30 mT条件下工作,没有磁场窗口上限,而且传感器在高磁场条件下运行,因此解决方案能够经受严苛环境下的杂散磁场。 ADI提供的AD8410电流检测放大器能够在EPS和其他BLDC电机控制系统中的分流电阻上进行双向电流测量。这是一个高电压、高分辨率和高带宽的分流放大器,用于在严苛环境下提供所需的准确测量,在安全性至关重要的应用中提供诊断,帮助减少转矩波动和可听到的噪声,实现顺畅、高效的BLDC电机控制(例如EPS或制动),并改善整个驾驶体验。 参考资料 ISO 26262-1:2018。国际标准化组织,2018年12月。 Isshi Koyata。“JARI活动中,解决EPS系统未来运行故障的方法。”日本汽车研究所(JARI),2019年。 作者简介 Enda Nicholl是ADI公司位于爱尔兰利默里克的ERDC(欧洲研发中心)汽车电气化部的战略营销经理。Enda拥有中等教育证书、英国高等教育文凭、阿尔伯塔大学机械工程学士学位,拥有25年的汽车传感器工作经验,从事应用工程、战略营销和业务开发工作。在此期间,他在ADI公司的汽车业务部工作13年之久。

    时间:2020-04-28 关键词: adi 无刷电机 amr 位置传感器

  • 直流无刷电机转子位置传感器特点/工作原理/分类

    直流无刷电机转子位置传感器特点/工作原理/分类

      直流无刷电机转子位置传感器特点   直流无刷电机控制系统中,电机的换相是由转子的位置决定的,因此必须有转子位置传感器对转子位置进行实时检测。实际可用的转子位置传感器有多种,正弦波驱动的永磁同步电机一般采用旋转变压器、光电脉冲编码器作为位置检测器,要求连续检测转子位置,分辨率要求高,成本也较高。而在矩形波驱动的直流无刷电动机中,只需要离散的转子位置信息,即有限个数的换相点时刻,例如常用的三相六状态工作方式,一对极下仅需要确定6个换相点时刻即可。所以采用简易型的位置检测器就可以,检测转子位置的分辨率要求低得多,因而成本也较低。      直流无刷电机转子位置传感器工作原理   位置传感器是直流无刷电机系统组件部分之一,其作用是检测主转子在运动过程中对于定子绕组的相对位置,将永磁转子磁场的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通和截止,使电机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换相,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。   直流无刷电机转子位置传感器的分类   直流无刷电机的位置传感器主要分为电磁式、光电式、磁敏式等几种,分述如下。   1、电磁式位置传感器   电磁式位置传感器是利用电磁效应来实现其位置测量,主要有开口变压器式、谐振式接近开关等。   开口变压器位置传感器由定子和转子两部分组成。定子可由硅钢片的冲片叠成,或用高频铁氧体材料压制而成。在2极三相直流无刷电机中的开口变压器定子有六个齿,它们之间的间隔分别为60°。其中三个齿绕上一次绕组,并相互串联后以高频振荡电源(一般的频率为几千赫到几十千赫)供电;另外三个齿上分别绕有二次绕组,它们之间分别相隔120°。转子是一个用非导磁材料做成的圆盘,并在它上面镶上一块约120°的扇形导磁材料。将它与电机同轴安装。开口变压器工作原理与一般旋转变压器类似,三个二次绕组的输出是被转子位置调制的高频信号,经解调后再进行逻辑处理,得到换相控制信号。   谐振式接近开关位置传感器结构与开口变压器类似,但不需要一次侧高频励磁。在三相电机,它的定子有三个电感元件构成的振谐电路,转子是一个约120°的扇形导电金属盘,当转子的扇形金属部分接近电感元件时,使得该电路的品质因数Q值下降,导致电路正反馈不足而停振,故输出为零。当扇形金属转子离开电感元件时,电路的Q值开始回升,电路又重新起振,输出高频调制信号。三个振谐电路的输出是被转子位置调制的高频信号,它经检波解调后再进行逻辑处理,获得转子位置信号。   电磁式位置传感器具有工作可靠、可适应较恶劣使用环境等优点。但这种传感器信噪比较低,位置分辨率较差,体积较大,已经很少使用。   2、光电式位置传感器   光电式位置传感器是利用光电效应原理工作,它由安放在定子上的发光管-光敏接收管组件以及跟随电机转子一起旋转的遮光板等组成。   在三相直流无刷电机,遮光板开有120°(电角度)左右的缝隙,且缝隙的数目等于直流无刷电机转子磁极的极对数。当缝隙对着光敏晶体管时,光敏晶体管接收到光源发射的光,产生“亮电流”输出。当遮光板挡住光线,光敏晶体管只有“暗电流”输出。遮光板随转子旋转,光敏晶体管随转子的转动而轮流输出“亮电流”或“暗电流”的信号,以此来检测转子磁极位置,控制电机三相绕组换相。光电式位置传感器缺点是光电信号容易受到灰尘或潮气的影响,可靠性较低。   3、磁敏式位置传感器   磁敏式位置传感器是利用对磁场敏感的半导体元件制成的,如霍尔效应或磁阻效应元件。常见的磁敏式位置传感器有霍尔元件或霍尔集成电路、磁敏电阻以及磁敏二极管等。其中基于霍尔效应原理的霍尔元件、霍尔集成电路统称为霍尔效应磁敏传感器,简称霍尔传感器。当磁场中的半导体有电流通过时,其横向产生电压(霍尔电动势),这个现象后来被称为霍尔效应。霍尔元件利用它所产生的霍尔电动势与正交的磁场强度成正比原理工作。但霍尔元件薄而脆,它的霍尔电动势小,需要外围放大电路,不便使用。   霍尔集成电路是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,内部集成了霍尔元件和必要的外围电路,它可方便地把磁场信号转换成较大幅度的电信号,同时又具备耐受工业应用环境可靠工作的要求。霍尔集成电路具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,采用塑封材料包封成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠地工作。由于霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化、价格低等优点,故目前得到广泛的应用。目前,霍尔集成电路传感器是直流无刷电机最主要使用的转子位置传感器。

    时间:2020-04-28 关键词: 直流无刷电机 位置传感器

  • 艾迈斯半导体针对高速电机应用推出首款电感式位置传感器,加速推进汽车电气化进程

    艾迈斯半导体针对高速电机应用推出首款电感式位置传感器,加速推进汽车电气化进程

    中国,2019年12月17日,全球领先的高性能传感器解决方案供应商艾迈斯半导体今日推出首款适用于高速汽车电机和工业电机的电感式位置传感器---AS5715。基于AS5715的新型转子位置传感解决方案具有广泛用于高速电机的旋转变压器的精确性和延迟性,同时还可显著降低物料成本、尺寸和重量。更重要的是,由于IC基于汽车功能安全完整性等级ASIL-C标准,且冗余方案支持ASIL-D标准,所以该解决方案是完全符合ISO 26262功能安全标准。艾迈斯半导体电感式位置传感器半导体技术的商业化,标志着动力转向以及电动和混合动力车辆的牵引电机等汽车系统电气化技术取得重大进展。AS5715电感式传感器高度可配置,可置于在轴(轴端)和离轴(贯穿轴或侧轴)拓扑结构中,同时可与多种多极对数电机一起使用。艾迈斯半导体耳机和汽车部门执行副总裁Chris Feige表示:“随着AS5715的推出,艾迈斯半导体在促进实现未来更环保、更安全、更智能、更舒适的汽车技术方面也迈进了一大步。采用AS5715的电机将更加轻巧,并且能够提供更流畅、更强大的输出。这一点再加上成本节约优势,使汽车制造商完全有理由采用AS5715电感式传感器来取代昂贵且笨重的旋转变压器。”推动电机市场的发展AS5715在性能、尺寸和成本方面的突破将影响快速增长的市场。按价值计算,整个电机(包括牵引电机)市场的复合年增长率预计为8.3%,2021年估计将达到346亿美元。与此同时,汽车电机市场也在发生变化,在许多高速应用中,永磁同步电机(PMSM)正在取代无刷直流电机。为了应对气候危机,世界各地的政府法规也对汽车行业提出了更严苛的要求,以降低汽车的整体平均油耗。通过将传统的机电和液压汽车系统更换为高效的电子控制电机,汽车制造商能够更便捷地实现其控制能耗的目标。AS5715可实现高精度、低延迟位置测量,有助于电机控制系统的平稳运行,使高速电机能够最大限度地提高扭矩,减少扭矩纹波,提高效率。采用AS5715 IC及简单易用的印制在低成本PCB上的相关线圈,位置传感器系统可在转速高达100,000rpm的各种电机(包括四极对数PMSM)中实现高达±0.3°的精度。简单易用的测量输出即便是之前使用旋转变压器的开发人员也会很容易的熟悉AS5715的运行模式。AS5715提供两对差分模拟输出,即正弦波和余弦波。在主机控制器中应用反正切函数可将正弦波和余弦波解析为角度测量值。艾迈斯半导体提供全面的文档和应用指南,说明如何设计静态传感器PCB中的Tx和Rx线圈,以及固定在转子上的旋转目标组件。AS5715还支持汽车制造商程序,以满足ISO 26262功能安全标准要求。通过在传感器板上安装两个AS5715 IC,可实现一个完全冗余的测量系统。AS5715样品现已开始供货。艾迈斯半导体可根据客户要求提供AS5715电感式位置传感器的评估套件。

    时间:2019-12-18 关键词: 电气化 高速电机 位置传感器

  • 智能无线阀门传感器

    智能无线阀门传感器

     目前市面上大多数的工业阀门位置传感器与侦测装置都需要实体的供电与数据传输线路,布线成本与时间跟阀门数量成正比,因此会造成部署时程延宕,少则数月、多则数年。此外传统的现场传感器(field sensor)装置跟工厂SCADA或SAS系统的连线可能会用到多种工业通信协定,将需要额外的软件界面客制化成本,采用的厂牌越多增加的成本越高。Haltian整合工业等级的Angle智能无线阀门位置传感器,以及无线工业物联网(IIoT)科技而推出的远端阀门监测解决方案,可协助工厂节约资本支出与营运支出、简化建置程序缩短时程、提升作业安全、保持程序最佳化,且仅需传统改良(retrofitted)监测解决方案成本的10%。 全球工厂竞相投入工业4.0(Industry 4.0)的数字转型,企业需提升生产效率、最佳化程序运作、避免不必要的作业中断、强化安全以维持竞争力。化学处理、纸浆与造纸、水与废水处理等产业大量使用各种人工操作的阀门来控制管线,采用传统改良的监测解决方案成本太高且部署费时,而远端阀门监测则是合乎成本效益的变通方案。 工业4.0的数字转型促成整合运用监测与数据获取(SCADA)、现场仪器、智能手机与平板等移动装置,正带动工业自动化与程序控制快速成长,其中远端监测与控制市场已达到4.5%的稳定年复合成长率,预估到2023年全球市场规模可达270亿美元。但即使有市场快速成长与显著的经济效益等诱因,许多工厂对投资远端阀门监测仍踌躇不前。 阀门位置传感器安装在手动阀门上,内含角位置(angular position)传感器与线性位置(linear position)传感器,将阀门位置数据以数字格式传送至工厂的中央控制系统,以实时监测厂内所有阀门的位置。远端监测的效益包括大幅节省成本、可快速调整与恢复作业,此外通过数据分析可避免意外的作业中断、减少错误发生与质量偏差、提升工厂作业安全性。 Angle阀门位置传感器的优势包括采购容易且硬件成本低;通过API跟中央控制系统直接整合无需额外的软件客制化费用,可大幅降低部署与运作成本;能将阀门操作人员的专业知识与作业诀窍数字化与纪录;实时阀门位置变动回报有利于快速评估与调整工厂程序以维持最佳效能表现、避免意外以提升工厂作业安全、防止危险物质外泄破坏环境。 目前市面上的阀门位置传感器通常只适用于1种阀门,而阀门制造商也各有其专属的位置感测装置,因此会增加采购成本与时间。此外传统的位置传感器通常采用跟所监测的设备同样严格的工业生产标准,因此成本相当高,但实际上可能使用价格较低的高质量企业级产品就能满足大多数应用环境的需求。 Angle阀门位置传感器误差仅1度,采用超级耐用的材料且无需倚赖缆线供电与通信,低耗电且电池续航力达数年,通过无线网络实时回报任何位置变动给工厂的中央控制系统,支持数种手动控制阀门,并随附转接器安装容易、快速,Angle传感器启动后会自动通过Wirepas Mesh技术成为其他传感器的网络存取点,工厂内无需建置基站或无线网络基础设施。

    时间:2019-11-18 关键词: 传感器 智能无线 数据传输线路 位置传感器

  • 具有杂散磁场补偿的 3D 霍尔效应位置传感器

    Mr. Xingpeng Chen (陈兴鹏 先生) TDK-Micronas 应用部经理 时下,市场对磁场传感器的要求日益攀高,特别是对杂散磁场补偿的要求,这给磁传感器的设计带来了新的挑战。同时,人们对自动驾驶功能、更高的功能安全要求以及对数字接口日益增长的需求呼唤一种具有更多功能和更高灵活性的新型传感器问世。鉴于此,TDK 推出一种具有杂散磁场补偿功能且采用灵活结构设计的独特 3D 霍尔效应位置传感器。 磁场传感器,尤其是霍尔效应传感器,被广泛应用于工业和汽车电子领域。其主要原因是,它们经济有效地集成了许多附加功能。近年来,除了霍尔效应开关和一维传感器外,越来越多的二维/三维传感器被设计应用到先进的汽车电子领域。这些传感器必须满足日益增长的需求,例如,ISO 26262 中关于自动驾驶应用的更高安全要求。除此之外,现代汽车具有越来越多的高精度控制的执行器,它们必须提供数字接口(如 SENT、SPI 和 PSI5)、低功率模式和 3D 能力。 图 1:新型 Micronas HAL® 39xy 霍尔效应位置传感器系列,具有多种带主动杂散磁场补偿的测量模式 杂散磁场日益增长的挑战 杂散磁场的要求是一项重大挑战,对于磁场传感器来说更是如此。混合动力车 (HEV) 和纯电动车 (BEV) 的电机和电力线带有高电流,并能产生可以干预磁场传感器的磁场。一个现代的霍尔效应传感器必须能根据最新的ISO 11452-8 标准和相关的OEM 要求提供稳健的杂散磁场抗扰性。在过去,人们利用改变应用中磁体的磁场强度来平衡外界的干扰场。但出于成本的考虑,磁体结构设计越来越趋于小型化,这使得主动杂散磁场补偿对于磁场传感器成为必须。 HAL® 39xy 位置传感器系列,独特的杂散磁场概念 新型的 Micronas HAL® 39xy 位置传感器系列成功达成了所有这些有挑战性的目标。霍尔传感器不仅能精确测量磁场,而且对干扰磁场敏感度低。它们独特的杂散磁场概念基于垂直和水平霍尔板阵列。传感器的核心是获得专利的 3D 霍尔像素单元。高度灵活的传感器阵列使得设计工程师能针对不同测量任务选择最佳的杂散磁场概念。 HAL 39xy 系列具有四种不同的测量模式: · 具有杂散磁场补偿的线性位置检测 · 具有杂散磁场补偿的旋转 360°角度检测 · 具有杂散磁场补偿的旋转 180°角度检测 · 真 3D 磁场检测(Bx、By 和 Bz) 每种模式均采用不同霍尔板组合,以确保每种模式都能发挥最佳性能。HAL39xy 是市场上集成四种模式于单一设备的唯一解决方案,能为客户带来了明显优势:他们只需一种设备就能满足不同应用,而无需采用多种不同的硬件版本。 可定制且快速成形的灵活架构 HAL 39xy 系列采用灵活架构,可支持不同配置方法。它具有功能强大的 DSP 和嵌入式微控制器,其中 DSP 主要负责快速信号处理(角度计算,补偿等),微控制器则负责功能安全相关任务的整体调度,接口配置和监控。开发定制固件可供两个模块使用。配合灵活的霍尔前端,这使得客户能实现多种新的应用,例如定制信号处理或支持新接口标准等。HAL 39xy 的创新架构使客户能更加轻松地应用快速成形技术开发新方案,同时能快捷适应新接口的变化,如SENT 和 PSI5。 图 2:除了获得专利的霍尔单元阵列,Micronas HAL® 39xy 霍尔效应位置传感器系列还具有强大的DSP 和嵌入式微控制器,且两者都具有可配置的固件 广泛适用于各种汽车和工业应用的独特方案 凭借新型 Micronas HAL 39x 系列,TDK 现能提供一款可满足磁场位置传感器的最新要求的独特解决方案。这些传感器广泛适用于各种汽车和工业应用,包括: · 所有种类的阀门和执行器(如冷却阀门、EGR、涡轮增压执行器) · 选择器和变速器 · 踏板位置检测 · 变速箱变速箱变速箱的位置检测 · 转向角检测 · 底盘位置检测 TDK 将率先发布采用 SOCI8 封装的 HAL 3900(SPI)、HAL 3930(SENT/PWM)和 HAL3980(PSI5) 传感器。工程设计样品现在已经可以开始预定。未来还将提供更多封装类型和其它接口类型。

    时间:2019-03-25 关键词: 3d 霍尔效应 杂散磁场补偿 位置传感器

  • 最实用的十大机器人传感器

    随着智能化的程度提高,机器人传感器应用越来越多。智能机器人主要有交互机器人、传感机器人和自主机器人3种。从拟人功能出发,视觉、力觉、触觉最为重要,早已进入实用阶段,听觉也有较大进展,其它还有嗅觉、味觉、滑觉等,对应有多种传感器,所以机器人传感产业也形成了生产和科研力量。   内传感器 机器介机电一体化的产品,内传感器和电机、轴等机械部件或机械结构如手臂(Arm)、手腕(Wrist)等安装在一起,完成位置、速度、力度的测量,实现伺服控制。 位置(位移)传感器 直线移动传感器有电位计式传感器和可调变压器两种。角位移传感器有电位计式、可调变压器(旋转变压器)及光电编码器三种,其中光电编码器有增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器一般用于零位不确定的位置伺服控制,绝对式编码器能够得到对应于编码器初始锁定位置的驱动轴瞬时角度值,当设备受到压力时,只要读出每个关节编码器的读数,就能够对伺服控制的给定值进行调整,以防止机器人启动时产生过剧烈的运动。 速度和加速度传感器 速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种,但大多数情况下,只限于测量旋转速度。利用位移的导数,特别是光电方法让光照射旋转圆盘,检测出旋转频率和脉冲数目,以求出旋转角度,及利用圆盘制成有缝隙,通过二个光电二极管辨别出角速度,即转速,这就是光电脉冲式转速传感器。此外还有测速发电机用于测速等。 应变仪即伸缩测量仪,也是一种应力传感器,用于加速度测量。加速度传感器用于测量工业机器人的动态控制信号。一般有由速度测量进行推演、已知质量物体加速度所产生动力,即应用应变仪测量此力进行推演,还有就是下面所说的方法: 与被测加速度有关的力可由一个已知质量产生。这种力可以为电磁力或电动力,最终简化为对电流的测量,这就是伺服返回传感器,实际又能有多种振动式加速度传感器。 力觉传感器 力觉传感器用于测量两物体之间作用力的三个分量和力矩的三个分量。机器人中理想的传感器是粘接在依从部件的半导体应力计。具体有金属电阻型力觉传感器、半导体型力觉传感器、其它磁性压力式和利用弦振动原理制作的力觉传感器。 还有转矩传感器(如用光电传感器测量转矩)、腕力传感器(如国际斯坦福研究所的由6个小型差动变压器组成,能测量作用于腕部X、Y和Z三个方向的动力及各轴动转矩)等。 由于机器人发展历史较长,近年来普遍采用以交流永磁电动机为主的交流伺服系统,对应位置、速度等传感器大量应用的是:各种类型的光电编码器、磁编码器和旋转变压器。 外传感器 以往一般工业机器人是没有外部感觉能力的,而新一代机器人如多关节机器人,特别是移动机器人、智能机器人则要求具有校正能力和反应环境变化的能力,外传感器就是实现这些能力的。 触觉传感器 微型开关是接触传感器最常用型式,另有隔离式双态接触传感器(即双稳态开关半导体电路)、单模拟量传感器、矩阵传感器(压电元件的矩阵传感器、人工皮肤——变电导聚合物、光反射触觉传感器等)。 应力传感器 如多关节机器人进行动作时需要知道实际存在的接触、接触点的位置(定位)、接触的特性即估计受到的力(表征)这三个条件,所以用上节已指出的应变仪,结合具体应力检测的基本假设,如求出工作台面与物体间的作用力,具体有对环境装设传感器、对机器人腕部装设测试仪器用传动装置作为传感器等方法。 接近度传感器 由于机器人的运动速度提高及对物体装卸可能引起损坏等原因需要知道物体在机器人工作场地内存在位置的先验信息以及适当的轨迹规划,所以有必要应用测量接近度的遥感方法。接近传感器分为无源传感器和有源传感器,所以除自然信号源外,还可能需要人工信号的发送器和接收器。 超声波接近度传感器用于检测物体的存在和测量距离。它不能用于测量小于30~50cm的距离,而测距范围较大,它可用在移动机器人上,也可用于大型机器人的夹手上。还可做成超声导航系统。 红外线接近度传感器,其体积很小,只有几立方厘米大,因此可以安装在机器人夹手上。 声觉传感器 用于感受和解释在气体(非接触感受)、液体或固体(接触感受)中的声波。声波传感器复杂程度可以从简单的声波存在检测到复杂的声波频率分析,直到对连续自然语言中单独语音和词汇的辨别。 接触式或非接触式温度传感器 近年在机器人中应用较广,除常用的热电阻(热敏电阻)、热电偶等外,热电电视摄像机测及感觉温度图像方面也取得进展。 滑觉传感器 用于检测物体的滑动。当要求机器人抓住特性未知的物体时,必须确定最适当的握力值,所以要求检测出握力不够时所产生的物体滑动信号。 目前有利用光学系统的滑觉传感器和利用晶体接收器的滑觉传感器,后者的检测灵敏度与滑动方向无关。 距离传感器 用于智能移动机器人的距离传感器有:激光测距仪(兼可测角)、声纳传感器等,近几年得到发展。 视觉传感器 这是应用很广泛的外传感器,有鉴于它的内容很丰富,而且机器视觉经常独立形成产品,与软件技术关系很密切。

    时间:2016-07-11 关键词: 机器人 速度传感器 力觉传感器 位置传感器

  • ams推出AS5147P高速旋转位置传感器,适用安全第一的汽车应用

    ams推出AS5147P高速旋转位置传感器,适用安全第一的汽车应用

    新的AS5147P高速旋转位置传感器IC免受杂散磁场干扰,满足ISO26262功能安全标准要求 中国,2015年6月9日——全球领先的高性能模拟IC和传感器供应商ams(艾迈斯,SIX股票代码:AMS)今日发布满足ISO26262功能安全标准要求的超高速磁性旋转位置传感器AS5147P,为汽车应用提供可靠的性能。 AS5147P在转速最高达28,000rpm的情况下仍能提供精确的绝对和增量测量输出,特别适用于对安全有较高要求的应用,如电动转向(EPS)、刹车和油门的踏板、泵、双离合变速箱、起动电机、交流发电机以及雨刮器电机。 该产品对汽车系统设计师极具吸引力,性能特点包括高转速下的高测量精确度、高可靠性、低系统成本以及满足安全标准的要求。 AS5147P 利用DAEC™(动态角度误差补偿)专利技术,即使在极高的转速下也能进行精确的位置测量。DAEC补偿技术将传感器信号链的传输延迟降到几乎为零。因此,当转速为1.7krpm时,AS5147P的角度误差仅为0.02°(可忽略不计),转速为14.5krpm时误差为0.17°,转速为28krpm 时则为0.34°。DAEC功能还能使设备每1.9µs刷新一次测量输出。 AS5147P可免受杂散磁场的干扰,保证了汽车应用的高可靠性和低系统成本。各类汽车尤其是包含大功率电动马达和高载流导体的部分电动或全电动汽车具有极强的杂散磁场,该磁场通常比与磁性位置传感器配对作为目标的小磁铁磁场要强得多。 ams磁性位置传感器独特的差分传感原理使其在设计之初就能免受杂散磁场干扰。这意味着汽车系统设计师无需使用笨重且昂贵的磁屏蔽设备,相比使用其他同类磁性位置传感器 IC的设计方案,AS5147P能帮助减小系统的体积、重量和成本。同时,AS5147P的高灵敏度还支持使用作为目标小型(直径6mm)、低成本磁铁。 此外,AS5147P还在多方面满足汽车制造商ISO26262功能安全标准的要求: AS5147P 按照ISO26262功能安全标准研发,遵循其中关于独立安全单元(Safety Element out of the Context,SEooC)和使用假设(Assumption of Use,AoU)的要求,因此可以帮助汽车制造商满足任意汽车安全完整性等级(ASIL)的要求。 ams为AS5147P配有安全手册和失效模式影响诊断分析(FMEDA),指导客户在多种应用中达到ASIL等级要求。 ams可提供AS5147P开发过程中的各项证明文件,例如安全案例、安全认证书和AECQ-100合格证(生产件批准程序,PPAP)等文件。 依据ISO26262功能安全标准进行的整个SEooC过程和相应文件均由独立的第三方认证。 根据ISO26262标准要求,AP5147P具备内部诊断功能,包括磁场强度阈值检测和磁体损耗检测。 设置零位位置后,AS5147P可对持续旋转中的传动轴进行绝对角度和增量角度测量。标准的四线串行外围接口可使主微型控制器读取14位绝对角度位置数据,并在没有专业程序员的情况下对非易失性设置进行编程。 一组ABI信号可用于描述增量运动,信号的最大分辨率为每转4,096步/1,024脉冲。ABI信号的分辨率可设置为每转4,096 步/1,024脉冲、每转2,048步/512脉冲或每转1,024 步/256脉冲。无刷直流电机可通过一个标准的UVW交换接口进行控制,接口可从1到7设置磁极对数。绝对角度位置还可以由PWM编码输出信号提供。 ams高级市场经理Heinz Oyrer表示:“该磁性位置传感器结合了高精确度、小巧尺寸和低系统成本几大特点,被广泛地视为汽车旋转位置传感的最佳解决方案。ams推出的 AS5147P磁性位置传感器完全满足汽车制造商的ISO26262功能安全标准,同时免除了杂散磁场干扰的顾虑。” AS5147P采用TSSOP-14封装,现已实现量产。AS5147P演示板可从ams IC直营在线商城获得。获取样品和更多技术信息,请访问www.ams.com/Magnetic-Position-Sensors/AS5147P.

    时间:2015-06-09 关键词: 汽车应用 ams 位置传感器

  • ams推出AS5147P高速旋转位置传感器

    新的AS5147P高速旋转位置传感器IC免受杂散磁场干扰,满足ISO26262功能安全标准要求 21ic讯 ams(艾迈斯)今日发布满足ISO26262功能安全标准要求的超高速磁性旋转位置传感器AS5147P,为汽车应用提供可靠的性能。 AS5147P在转速最高达28,000rpm的情况下仍能提供精确的绝对和增量测量输出,特别适用于对安全有较高要求的应用,如电动转向(EPS)、刹车和油门的踏板、泵、双离合变速箱、起动电机、交流发电机以及雨刮器电机。 该产品对汽车系统设计师极具吸引力,性能特点包括高转速下的高测量精确度、高可靠性、低系统成本以及满足安全标准的要求。 AS5147P利用DAEC™(动态角度误差补偿)专利技术,即使在极高的转速下也能进行精确的位置测量。DAEC补偿技术将传感器信号链的传输延迟降到几乎为零。因此,当转速为1.7krpm时,AS5147P的角度误差仅为0.02°(可忽略不计),转速为14.5krpm时误差为0.17°,转速为28krpm时则为0.34°。DAEC功能还能使设备每1.9µs刷新一次测量输出。 AS5147P可免受杂散磁场的干扰,保证了汽车应用的高可靠性和低系统成本。各类汽车尤其是包含大功率电动马达和高载流导体的部分电动或全电动汽车具有极强的杂散磁场,该磁场通常比与磁性位置传感器配对作为目标的小磁铁磁场要强得多。

    时间:2015-06-09 关键词: ams as5147p 位置传感器

  • 奥地利微电子推出新非接触式位置传感器AS5601

     奥地利微电子公司(SIX股票代码:AMS)推出新的AS5601非接触式旋转位置传感器。该传感器为设计师们提供软件兼容的增量正交输出,极高的可靠性使其成为取代传统旋转编码器的理想选择。 在使用旋钮的设备中,AS5601和与之配对的磁铁可在不改变主微控制器或其应用软件的情况下取代旋转编码器。     AS5601采用奥地利微电子业经检验且获专利的平面磁性霍尔位置传感技术,该技术已被广泛应用于汽车、工业、医疗和消费市场。AS5601在非接触式旋转位置测量中的性能表现突出,避免了传统旋转编码器在可靠性方面的所有问题。众所周知,编码器会因为灰尘、油脂、污垢、湿气造成的机械磨损和污染而受到干扰,导致过早损坏。而AS5601中稳定的差分传感回路则能抵抗来自外部杂散磁场的干扰。 AS5601的运行非常易于部署,包括初始位置的设置都可以通过一个I2C接口来实现,这些设置也会被储存在片上OTP存储器中。 此外,8到2048位之间的正交(A/B)输出显示出绝佳的灵活性。这意味着,现有的旋钮或编码器制造商能将AS5601用于对输出有不同需求的多款终端产品。AS5601的使用者也可以选用12位数字输出,该选择适合不直接替换传统旋转编码器的设计师们。 除了取代传统旋转编码器进行角度测量,AS5601还能检测按钮压力。AS5601内的算法能够有效地检测芯片和配对磁铁之间空隙发生的突然变化,而空隙的变化就产生了按钮的输出信号。这一按钮功能不会因温度变化及老化引起磁场强度变化而受到影响。 在设备处于闲置状态时,AS5601自动进入三个低功率模式中的一个模式,降低扫描频率,使功耗降到最低。在最低功率模式下,AS5601的功耗仅为1.5毫安。 奥地利微电子位置传感全球业务高级市场经理Heinz Oyrer表示:“AS5601信号处理电路设计的明智之处在于为每一个旋转编码器使用者准备了他们所熟悉的简单正交输出。这意味着在现有设计中无需增加新的软件编程,电晶体旋转测量技术就能取代低可靠性的旋转编码器。”AS5601非接触式旋转位置传感器演示板已在奥地利微电子官网上线。

    时间:2014-11-03 关键词: 非接触式 奥地利微电子 as5601 位置传感器

  • 奥地利微电子新型磁性位置传感器  “消灭”动态角度误差

    奥地利微电子新型磁性位置传感器 “消灭”动态角度误差

    位置传感器是测量角度或线性位置器件,一般有接触式和非接触式之分。接触式是通过机械连接。非接触式则是无物理接触,一般来说非接触式位置传感器相对更可靠,同时由于没有机械部件和物理接触,具有更长的使用寿命。不过传统的非接触式位置传感器都有着固有的缺陷。 Oliver Weber “传统磁性旋转位置传感器芯片需要将其嵌入式磁性元件中磁场强度的原始测量信息转换为数字角度测量结果,由此导致传播延迟(通常为100 - 200µs)。在延迟期间,由于离心器的角位移发生变化,当数字输出时,其实际位置与传感器所测量的位置将会产生误差。测量结果的误差会随着转速的增加而呈线性增长,对于100µs的传播延迟,在1,000 rpm的转速下,其动态角度误差为1.2°,而10,000 rpm转速下的误差将高达12°。奥地利微电子推出的新型磁性位置传感器则通过DAEC解决这一问题,将动态角度误差几乎降低至零。” 奥地利微电子高级市场经理Oliver Weber表示。 奥地利微电子新的“47系列”位置传感器包括具有DAEC(动态角度误差补偿)功能的AS5047D、AS5147、AS5247三款产品。DAEC该技术的独特算法可在内部执行误差补偿并自动对转速变化进行反应,该技术目前正在申请专利。以上三款产品的最大角度测量误差均不超过0.17°(不含非线性积分)。 ““47系列”位置传感器除了拥有DAEC技术,可以消除动态角度误差之外。还和其他所有奥地利微电子磁性位置传感器一样,得益于业经认证的微分传感技术,使设备免受杂散磁场的影响,使设备无需任何防护措施即可应用于复杂的电磁环境中。” Oliver Weber介绍说。 此次奥地利微电子推出的三款产品,针对三种不同的应用场景。其中,AS5047D适合工业应用,包括机器人和编码器模块;AS5147可用于电子助力转向和电子泵等汽车应用,通过AEC-Q100认证;双晶片AS5247(通过AEC-Q100认证)非常适合应用于对功能安全有极高要求的汽车应用。 三款新产品提供绝对位置测量的数字PWM输出,及磁场定向控制的换相方案所需的UVW输出。产品还提供相当于一个光学编码器输出的增量ABI输出,这意味着无需改变主机系统的微控制器或DSP上的软件接口,使用AS5047D 芯片即可取代一个光学编码器。 利用奥地利微电子新推出的位置传感器,可以更加精确地测量电机转子位置,更加精密的控制电机,可以有效地节约能源。这在电机占据消耗电能28%De今天更具现实意义。

    时间:2014-07-24 关键词: 奥地利微电子 技术专访 动态角度误差 位置传感器

  • 基于Saber的无刷直流电机控制系统仿真与分析

    摘要:利用Saber仿真软件完成无刷直流电机控制系统的研究分析。分别对控制系统中的位置传感器、电子换向器、三相逆变电路进行研究与分析,并完成仿真模型的搭建、功能验证和性能分析,最后对各功能模块进行有机整合。完成控制系统的整体仿真试验,仿真结果证明,系统设计合理,其仿真结果与理论分析相吻合。 无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来。1955年,美国的D.Harrison等人首次申请用晶体管换向电路代替有刷电机机械电刷的专利,标志这现代无刷直流电机的诞生。 相对于有刷电机,无刷直流电机采用电子换向代替了机械换向,转速高,输出功率大,寿命长,散热好,无换向火花,噪声低,可在高空稀薄条件下工作,广泛应用在要求大功率重量比、响应速度快、可靠性高的随动系统中。 随着DSP数字控制芯片功能和速度的提高,以数字信号处理器为核心的控制电路和嵌入式控制软件将代表无刷直流电机控制的发展方向。无刷直流电机必须和电子换向器、位置反馈器配套使用,控制更加灵活,当同时导致控制硬件、算法复杂度增加。 在无刷直流电机控制系统设计过程中利用数学仿真分析手段,可以更好的掌握系统的动态特性,验证电路设计是否正确,元器件、控制参数选择匹配是否合理,从而更加有效地进行系统设计。 本文利用Synopsys公司的电力电子仿真软件Saber建立了无刷直流电机的控制系统的仿真分析模型,对该控制系统中的位置传感器、电子换向器、三相逆变电路进行研究与分析,完成仿真模型的搭建、功能验证和性能分析,最后利用整体模型进行系统的仿真试验。 1 电机控制系统总体 无刷直流控制系统的组成框图如图1所示。 在无刷直流电机控制系统中,控制器根据控制策略产生电机速度调节、转向控制信号,采用位置检测器产生代表电机转子的位置信号,电子换向器对转子位置信号、电机调速和方向控制信号进行逻辑综合,产生相应的开关信号,开关信号以一定的顺序触发逆变器中的功率开关管,将电源功率以一定的逻辑关系分配给电机定子的U、V、W三相绕组,使电机产生持续转矩。下面将详细介绍无刷电机控制系统各部分的设计和建模仿真。 1. 1 电机位置传感器的建模 位置检测器在直流无刷电动机中检测转子磁极位置,为逻辑开关电路提供正确的换向信息,即将转子磁钢磁极的位置信号转化为电信号,控制定子绕组换向。 本文采用霍尔传感器进行电机转子磁极位置的测试。3个霍尔传感器定子在空间位置上呈120°均匀分布,霍尔转子为电机的永磁转于磁极。随着转子的旋转,永磁转子的N-S极交替变换,3个霍尔位置传感器感应转子磁场的变化输出霍尔信号HA、HB、HC,这3个信号不同的编码组合代表电机转子的不同位置。 根据霍尔传感器的物理安装位置,3相霍尔信号HA、HB、HC与转子磁极电气角度θ的关系式如下: 其中,-180°≤θ≤180° 建立电机霍尔传感器的仿真分析模型,然后进行仿真分析。当电机的极对数为2时,对应不同的电机转子转角Angle,输出霍尔信号HA、HB、HC的仿真结果如图2所示。 在图中可以看到,一个电气周期内,3相霍尔位置传感器有6种组合的编码状态,分别为:101、100、110、010、011、001;当电机正转时,HA、HB、HC编码组合依次为:011->001->101->100->110->010->011,电机反转时HA、HB、HC编码组合依次为:010->110->100->101->001->011->010。 1. 2 电子换向器建模 电子换向器的主要功能根据电机位置传感器产生的霍尔位置信号HA、HB、HC、电机转向控制信号DIR和电机转速调节信号PWM产生控制6个功率管开通与关断的控制信号S1、S2、S3、S4、S5、S6。当控制电机DIR信号为“0”时,电机负向转动;当DIR信号为“1”时,电机正向转动;PWM信号占空比在0~1.0之间变化,通过控制PWM信号的占空比大小实现电机速度的调节,占空比越大,电机转速越高。 电子换向器的输出控制逻辑关系如下,PWM信号对半桥的高端管进行调制实现电机调速的目的。 在换向逻辑实现上,为了提高系统的可靠性,采用与门、异或、非门集成逻辑门电路实现电机的逻辑换向。 设置PWM占空比为0.6时,电子换向器的仿真分析结果如图3所示,其中S1、S4为一个半桥的高端管、低端管的控制信号。 在上图的仿真结果可以看到,同一半桥上的两个管不能同时导通;PWM调制信号实现了对半桥的高端管的控制。 1.3 三相逆变器电路的建模 逆变电路的作用是接收电子换向器的控制信号,并将之转化为逆变电路6个功率管的栅极驱动控制信号,通过控制功率管的开通和关断,将电机电源转换为可以驱动无刷电机运行的三相交流电U、V和W。 在电机功率驱动电路中,三相逆变桥电路有6个功率管。对于Mosfet功率开关管,其导通的条件时栅-源之间的电压Ugs大于某个阈值,这个阈值对于不同的功率管是不同的。 如图4为一个三相逆变器的半桥电路原理图。 对于低端的管子Q4,由于其源极(s)接地,所以当控制Q4导通时,只要在Q4的栅极加大于阈值的电压信号Ud即可;但对于高端的管子Q1,由于其源极电位U是浮动的,仅靠单独在Q1的栅极上施加电压信号Up控制Q1导通比较困难。 基于以上分析,功率开关管一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。对于隔离驱动模式,6个功率开关器件都采用独立的驱动电路驱动,都需要一组辅助电源,各个电路之间还要互相悬浮,增加了电路的复杂性,可靠性下降。而自举型功率桥驱动集成电路具有独立的低端和高端输入通道,悬浮电压采用内置自举电路完成,仅需要一个直流电源,就可输出半桥功率开关管的驱动脉冲。 本文三相逆变桥的功率驱动集成电路采用IR美国国际整流器公司生产的专用驱动芯片IR2110,功率开关管选用MOSFKTIRFP260N。IR2110驱动一个半桥的电路如图5所示。其中,C1、VD分別为自举电容和二极管,Rg为栅极串联电阻。 自举电容C1用来给高端IRFP260N提供悬浮电源。一个半桥的高端管在导通前需要先对自举电容C1充电,当C1两端电压超过阈值电压,高端管开始导通。自举电容必须能够提供功率管导通时所需要的栅极电荷,并且在控制高端管导通期间,自举电容两端电压要基本保持不变。自举电容过小,导致自举电容可能有较大的纹波。自举电容取值一般为0.1~1μF,这里选择自举电容值为1 μF。 当高端IRFP260N管开启时,自举二极管D1必须承受着和IRFP260N漏极相同的电压,所以二极管的反向承受电压要大于母线电压,并且应该是快恢复二极管,以减少自举电容向电源的回馈电荷。 建立逆变器电路的仿真分析模型并进行仿真分析,高端管Q1、低端管Q4的控制信号G1_C、G4_C,Q1管的栅极驱动信号Q1_G,栅源电压Q1_GS,Q1、Q2的中点电位U,Q4管的栅极驱动电压Q4_G仿真分析结果如图6所示。 在图6中,在时刻“1”,低端Q4功率管的控制信号Q4_C有效,经过驱动集成电路IR2110后,Q2的栅极驱动信号Q2_G为11.988 V,其栅源电压大于IRFP260的导通阈值,Q2导通,此时Q1管关断;在时刻“2”,低端Q1功率管的控制信号Q1_C有效,经过IR2110后,Q1的源极电位U为90V,Q1的栅极电位Q1_C被自举电容升高到101.95V,此时Q1的栅源电压Q1_GS为11.95V,大于功率管的导通阈值,Q1导通,此时Q2关闭。可以看到,三相逆变器电路的设计可以可靠控制功率管的开通和关断。 2 系统功能仿真 设置无刷直流电机参数如下,2对极,单相绕组电阻为1.65 Ω,绕组电感为1 mH,反电动势系数ke=0.048,转子转动惯量为j=4.189 x10-6 kg*m2。设置PWM占空比为0.6,频率为10 kHz,对整个电机控制系统进行仿真。三相绕组的电压U、V、W,电机转速Wrm,电机转子机械转角Theta的仿真分析结果如图7所示。 由上图可以看到,由于PWM占空比为0.6,无论正向转动还是负向转动,电机均处于加速状态:当DIR为“0”时,电机向负方向转动;当DIR为“1”时,电机正向转动。从结果可以看到,无刷直流电机控制系统工作正常。 3 结论 本文利用仿真软件Saber完成了无刷直流控制系统的建模与分析,系统仿真试验证明,控制系统工作正常,仿真精度高,其仿真结果与理论分析相吻合。Matlab/Simulink仿真软件主要适合电机控制系统研究,Pspice仿真丁具主要适合电力电子电路的分析,Saber软件包含丰富的电力电子元器件、电机模型库,运算精度高,同时具备以上两种分析工具的优点。因此,基于Saber的电机控制系统的仿真分析,可以在掌握系统的动态特性的同时,实现对电路设计的详细设计和精细分析,对控制策略、算法进行验证,从而更加有效地进行系统和分系统设计为电机控制系统的应用提供了非常有效的设计手段。

    时间:2014-07-20 关键词: 无刷直流电机 电子换向器 三相逆变电路 位置传感器

  • 奥地利微电子高可靠性位置传感器IC为最新主动底盘控制系统提供准确的位置数据

    AS5162的低故障率特性帮助汽车制造商满足ISO26262功能安全标准 全球领先的高性能模拟IC及传感器供应商奥地利微电子公司(SIX股票代码:AMS)推出的高可靠性无触点磁性位置传感器技术在汽车行业备受认可。 全球领先的汽车供应商大陆集团(Continental)正以奥地利微电子的磁性位置传感器AS5162为基础,推出其新型CPS系列底盘高度传感器。 AS5162只需与一个简单的双极磁铁配合使用,便可准确地检测角位移,每个循环过程的精确度高达0.09°。由于采用了非接触式半导体技术,AS5162可免受杂散磁场的干扰。此外,与其他光学传感器及接触式位置传感器不同,AS5162不受石油、油脂、灰尘等污染物的影响。 大陆集团的CPS底盘高度传感器系列被用于最新的底盘控制系统中,用以测量汽车底盘与车轮间的高度。AS5162配置灵活,因此,也可用于其他位置传感装置中,如前灯视野控制系统、水平控制系统以及其他角度测量应用,如商用车(自卸卡车)的角度测量。 在一个对安全有较高要求的系统中(如主动底盘控制系统),CPS底盘高度传感器系列需要符合ISO26262功能安全标准。该标准要求汽车制造商保证产品具备极高的可靠性,分析零部件和系统发生故障时带来的影响,以及采取何种措施保证可能性故障发生时的功能性安全。 AS5162符合AEC-Q100应力测试标准,其极低的失效时间(FIT)率帮助大陆集团的CPS系列产品满足ISO26262标准,因为失效时间率正是ISO26262功能安全标准定义可靠性的一个关键因素。此外,奥地利微电子的晶圆制造过程也为设备的故障模式提供了准确的分析。 奥地利微电子公司副总裁兼汽车业务总经理Bernd Gessner表示:“先进的主动底盘控制系统需要对底盘运动进行准确、快速的测量,这对具备高灵敏性的低噪声位置传感器AS5162而言无疑是一个绝佳的应用机会。奥地利微电子还为汽车制造商提供完全可追踪的数据,支持其功能安全设计工作的开展,减少其在满足ISO26262功能安全标准方面所需的努力。”

    时间:2014-02-18 关键词: 奥地利微电子 ic 底盘控制 位置传感器

  • 意法半导体(ST)推出新款先进的9轴运动和位置传感器

    21ic讯 意法半导体(STMicroelectronics,简称ST),推出最先进的9轴运动位置传感器模块。新产品将目标应用锁定下一代移动设备和穿戴式装置市场。 拥有强化的性能和更低的功耗,封装尺寸仅为3.5mm x 3mm,比上一代产品缩减近35%的尺寸,LSM9DS1 模块可支持情景感知功能,满足手势控制、室内导航和增强实境(augmented reality)功能的要求。由于采用意法半导体最新的低噪传感器技术,新一代模块的尺寸更小,电池能效更高,可缩减穿戴式装置的体积,延长电池的续航时间,从而提升目标应用的适用性和舒适性。此外,位置分辨率的提高有助于提升智能电视遥控器、游戏控制器和穿戴式或医疗传感器的稳定性和精确度。 意法半导体执行副总裁兼模拟产品、MEMS及传感器产品事业总经理Benedetto Vigna表示:“这款高性能9轴微型模块基于我们最新的MEMS技术,让下一代移动产品和穿戴式装置具有各种位置感应和运动跟踪功能。与其它品牌的产品相比,该款产品磁强计分辨率提高30%,而功耗降低20%,封装尺寸缩减超过三分之一,让设计人员能更自由地设定新的外观尺寸,提高应用的稳定性和性能。” LSM9DS1测试样片现开始出货,采用3.5mm x 3mm LGA无引脚封装。 技术细节: LSM9DS1内置一个3轴加速度计、一个3轴陀螺仪和一个3轴磁强计,均采用意法半导体最新的MEMS制造工艺。这三种传感器分别检测线性加速度、角速度和磁场强度,提供完整的位置和运动感应数据。此外,这三种传感器的集成度和协同度非常高,提供真正的9自由度感应功能,而不是独立的不协调的数据输入。另一方面,自动睡眠唤醒功能可单独关闭每个传感器,提高电源管理的智能程度。 新模块兼容意法半导体现有的LSM6系列6轴惯性测量单元(IMU),简化现有产品设计的系统升级或扩展,增加磁场检测功能如电子罗盘和移动产品转屏检测。产品开发人员还可以升级现有的6轴LSM6模块+独立磁场计式设计,采用LSM9DS1取得简化的可靠的集成化的解决方案。与上一代9轴传感器模块的4mm x 4mm LGA封装相比,新模块LSM9DS1的封装面积为3.5mm x 3mm,节省印刷电路板空间多达5mm2。 减少的封装面积加上仅1mm的封装厚度,对于寻求在智能手机内增加更多功能或设计舒适的穿戴式装置(包括智能眼镜)的创新产品的设计人员非常重要。 同时,因为采用意法半导体最新的低噪制造工艺,新模块将磁强计的分辨率提高30%,而且总体功耗降低20%。意法半导体的先进技术还使加速度计零g偏差大幅降至100mg以下,使陀螺仪速率典型噪声在低满量程时降至 0.008 dps/√Hz。这些均让智能手机、平板电脑、游戏操控制器等移动设备或智能眼镜等穿戴式装置能够支持精确的位置跟踪、高效且可靠的情景感知、精确的屏幕方向和用户行进方向等功能。意法半导体最新的MEMS制造工艺还有助于节省电能,结合智能电源管理模式,可将典型工作电流降至仅2mA。 [1] 来源:IHS, Consumer and Mobile MEMS Market Tracker H1 2013

    时间:2014-01-23 关键词: st 运动传感器 意法半导体 9轴 位置传感器

  • 位置传感器助推 2013年电机市场将重拾增势

    电机行业是一个传统的行业。经过200多年的发展,它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础,是国民经济中重要的一环。作为劳动密集型产业,我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。在近几年,国内电机市场得到了很好地发展。 但是,受整体经济低迷的影响,去年自动化市场遭遇低谷时期。在工业经济低迷的形式下,电机市场在2012年也持续走低。虽然农业与其它领域的应用有小幅的增长,但也不足以拉动市场重回增长态势。 无论是工业、家庭还是商业用电,电机都是耗能的主要“贡献者”。2012年中国政府出台的电机能效强制性国家标准GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》导致部分低效率、高耗能的产品停止生产。这一政策的出台对低压电机厂商的业绩造成一定的打击。但是,另一方面也促使厂商积极调整产品战略,促进厂商加快发展高效电机。位置传感器的应用是其中较为有效的方案之一。 位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截止,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。 位置传感器的应用,降低电机运行的噪音、提高电机的寿命与性能,同时达到降低耗能的效果。 行内人士预测:电机市场将在2013年开始重拾增势,2013年下半年将会缓慢回升。未来五年,中国低压电机市场将保持稳定增长,特别是高效电机将会在未来五年销量大幅增加。位置传感器的应用无疑给电机市场的发展提供了强大的推动力。 位置传感器简介 位置传感器(position sensor),能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。它能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。 位置传感器可用来检测位置,反映某种状态的开关,和位移传感器不同,位置传感器有接触式和接近式两种。 接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作,常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中,碰到行程开关时,其内部触头会动作,从而完成控制,如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关,则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧,用于检测自身与某个物体的接触位置。 接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关,它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类,主要有电磁式、光电式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。 霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将锗等半导体置于磁场中,在一个方向通以电流时,则在垂直的方向上会出现电位差,这就是霍尔现象。将小磁体固定在运动部件上,当部件靠近霍尔元件时,便产生霍尔现象,从而判断物体是否到位。 应用于无刷直流电动机系统 位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截止,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。 直流无刷电机需要位置传感器来测量转子的位置,电机控制器通过接受位置传感器信号来让逆变器换相与转子同步来驱动电机持续运转。尽管直流无刷电机也可以通过定子绕组产生的反感生电动势来检测转子的位置,而省去位置传感器,但是电机启动时,转速太小,反感生电动势信号太小而无法检测。 可以用作直流无刷电机位置传感器的霍尔传感器芯片分为开关型和锁定型两种。对于电动自行车电机,这两种霍尔传感器芯片都可以用来精确测量转子磁钢的位置。用这两种霍尔传感器芯片制作的直流无刷电机的性能,包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别,并可以兼容相同的电机控制器。

    时间:2013-05-29 关键词: 2013 电机 位置传感器

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