ZHCUC00 May 2024
線性電機(jī)傳輸系統(tǒng)使多個磁動子進(jìn)行一維甚至二維運動，速度高達(dá) 10m/s，線性位置精度和可重復(fù)性低至 0.01mm。磁傳感器上的磁場范圍取決于動子的感應(yīng)磁體以及動子磁體與靜態(tài)多位置傳感器印刷電路板 (PCB) 之間的距離。通常，磁場范圍為 50mT 到 300mT。根據(jù)空間要求，具有高度集成的 3D 霍爾效應(yīng)傳感器片上系統(tǒng) (SoC) 的小封裝是一個優(yōu)勢。傳感器的環(huán)境工作溫度超過 85°C 時（例如 125°C），可實現(xiàn)更高的功率密度，同時在這些極端條件下仍能準(zhǔn)確捕獲傳感器數(shù)據(jù)。由于需要同時檢測某段內(nèi)多個動子的位置，同時采樣和低延遲位置測量至關(guān)重要。與模擬輸出 SoC 相比，具有低延遲數(shù)字接口的 3D 霍爾效應(yīng)傳感器能夠更好地抵抗噪聲。具有數(shù)字接口的 SoC 還具有其他優(yōu)勢，即可以診斷和監(jiān)測 SoC，例如內(nèi)核溫度、霍爾效應(yīng)元件或電源電壓診斷，從而提高系統(tǒng)可靠性。
由于 Z 軸和 X 軸的最大場強(qiáng)可能不相同，因此允許對每個磁場軸進(jìn)行單獨范圍編程和優(yōu)化的 3D 霍爾效應(yīng)傳感器將有助于支持更高的位置分辨率和精度。表 2-1 顯示了線性電機(jī)傳輸系統(tǒng)的示例系統(tǒng)要求以及對 3D 霍爾效應(yīng)傳感器規(guī)格的影響。
| 參數(shù) | 示例值 | 對位置傳感器 SoC 的影響 |
|---|---|---|
| 動子速度 | 高達(dá) 10m/s | 會影響傳感器采樣率，閉環(huán)位置控制頻率可以是 4kHz 或更高。 |
| 動子位置準(zhǔn)確度/可重復(fù)性 | 低至 0.01mm | 會影響傳感器分辨率、精度和相鄰傳感器之間的最小位移。 |
| 傳感器技術(shù) | 3D/2D 霍爾效應(yīng)傳感器 | 3D 霍爾效應(yīng)傳感器可實現(xiàn)二維位置感應(yīng)。 |
| 傳感器磁場范圍 | 50mT … 300mT | 滿量程磁場強(qiáng)度線性輸入范圍 |
| 傳感器分辨率 | 典型 12 位分辨率 | 具有可編程磁場范圍調(diào)整的 SoC 允許調(diào)整每個軸的輸入范圍，并有助于提高分辨率和準(zhǔn)確度。 |
| 傳感器接口 | 模擬或串行數(shù)字 | 用于連接 MCU 的接口 |
| 傳感器延遲 | 低至 100μs | 高速 SPI，例如...10MHz SPI 有助于減少系統(tǒng)延遲。 |
| 多個動子位置的同步采樣 | 具有低抖動轉(zhuǎn)換啟動能力的傳感器。 | 傳感器具有硬件引腳或基于 SPI 命令的轉(zhuǎn)換啟動信號輸入。 |
| 傳感器解決方案 PCB 面積 | 盡可能小。 | 具有數(shù)字接口的集成式 3D 霍爾效應(yīng) SoC 可實現(xiàn)更小的系統(tǒng)占用空間。 |
| 工作溫度范圍 |
小尺寸和高功率密度會導(dǎo)致段內(nèi)的溫度提高。 |
3D 霍爾效應(yīng) SoC 具有大于 85°C 的環(huán)境溫度工作范圍。 |
| EMC 抗擾度 | 具有 CRC 的 SPI 接口 | 帶有 CRC 的數(shù)字接口可提高針對脈沖噪聲的穩(wěn)健性。 |
| 系統(tǒng)可靠性、預(yù)測性維護(hù)和故障檢測 | 3D 霍爾效應(yīng)傳感器、電源電壓、芯片溫度監(jiān)測 | 例如，通過具有 SPI 接口和集成式診斷功能的傳感器實現(xiàn)。 |