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  [图文]DAEC功能为磁性传感器在电机控制领域扳回一城           ★★★ 【字体:
DAEC功能为磁性传感器在电机控制领域扳回一城
作者:61ic    新闻来源:Internet    点击数:    更新时间:2014-8-4    

关键字:磁性传感器  AS5047D 

奥地利微电子(AMS)公司日前宣布推出新的磁性位置传感器“47系列”,包括适合工业应用(机器人和编码器模块)的AS5047D、用于车载电子助力转向和电子泵的AS5147、以及对汽车安全有极高应用要求(油门踏板、EPS、汽车引擎节气阀等)的双芯片AS5247,三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)。

DAEC(动态角度误差补偿)功能是AMS此番重点推广的新技术。它由AMS开发,主要用来消除由传播延迟导致的测量误差,能对高速旋转的车轮进行精准的角度测量,目前正在申请专利。奥地利微电子高级市场经理Oliver Weber称,在高速无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)中,高精确度的磁性位置传感器将使换相控制方案得到更好的实施,带来的典型优势包括提高转矩和效率、降低转矩脉动、操作更流畅、系统成本更低等。

“传统磁性传感器需要将磁场强度的原始测量信息转换为数字角度测量结果,结果导致传播延迟(通常为100 - 200μs)。”Oliver Weber说,在延迟期间,由于离心器的角位移发生变化,因此当数字输出时,其实际位置与传感器所测量的位置会因转速的增加而呈线性增长。例如,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°,当转速升至10,000 rpm时,其误差将高达12°。

而DAEC的独特之处就在于可通过专有算法和硬件,在芯片内部对每个测量样本被捕捉时的转速执行误差补偿,从而最大幅度消除上述误差的产生。数据显示,47系列传感器的角度测量在7,000 rpm转速下误差为0.08°,12,000 rpm转速下为0.14°,14,500 rpm转速下则为0.17°。这就给高速马达设计者们带来了福音,使得他们可首次在没有外部微控制器DSP复杂误差补偿方案的帮助下,使用稳健、紧凑的磁性位置传感器。

“DSP其实也可以通过算法实现误差补偿,但它需要额外附加一个端口。更重要的是,如果采用DSP读取芯片数据,花费的时间会更长,延时自然也就更长,误差更大,这对马达设计者来说是绝对不可以接受的。”Oliver Weber说。

(电子工程专辑)

AMS 47系列磁性传感器结构框图.jpg

不仅仅局限在电机控制领域取代光学传感器

其实在磁性编码产品推出之前,业界更多是采用光学编码器对马达位置进行测量。“动态角度误差和信号抖动,是以往限制磁性传感器大规模普及的两大主因。”但Oliver Weber认为,此次47系列的推出,将给他提供一次绝地反击的良机。

“没有任何一种技术是完美无缺的。”对光学编码器而言,首先,它是由发光二级管和光敏二极管形成的收发器件,非常容易受到灰尘和杂质的影响而失效;其次,由于码盘刻在玻璃上,当玻璃遭遇比较强烈的震动时,有效精度就会大幅下降;最后,光学传感器只能测量增量位置,无法测出绝对位置,这对伺服电机来说有着致命的打击。而对磁性编码器来说,尽管47系列目前的角速度测量误差接近于零,且能够输出和光学编码器一样的UVW格式,易用、降低成本,但磁铁的品质高低与放置精度还是会对测量结果产生不小的影响。

与奥地利微电子推出的其它磁性位置传感器一样,47系列也得益于业经认证的微分传感技术。该技术可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电嘈杂的环境中。此外,三款新产品还提供绝对位置测量的数字PWM输出、磁场定向控制换相方案所需的UVW输出、以及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DSP上的软件接口,使用AS5047D芯片即可取代一个光学编码器。

AS5047D / AS5147和AS5247分别采用14-pin TSSOP封装与7mm x 7mm MLF-40封装,并提供14位高分辨率(0.022°)数字SPI输出,以及十进制模式2,000步/转、二进制模式2,048步/转的分辨率。

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