ZHCUC00 May 2024
4.3.2 線性位置測量
如節(jié) 3.2.4中所述，移動磁體位置是使用 Z 場和 X 場分量以最高 Z 場幅度通過傳感器計算得出的。為了調(diào)整離軸測量，測量的 Z 場針對增益和偏移進(jìn)行了校準(zhǔn)。此外，補償因數(shù)乘以 X 磁場的絕對幅度可用于通過位置計算補償非線性。此外，還校正了 PCB 上每個 TMAG5170 之間的位移。為簡單起見，使用相同的值作為每個 TMAG5170 之間的距離。
| TMAG5170 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| Z 偏移 | 14.6mT | 14.3mT | 14mT | 13.8mT |
| Z 增益 | 0.94 | 0.93 | 0.94 | 0.94 |
| 位移 | 24.97mm | 24.97mm | 24.97mm | 24.97mm |
| X 軸補償因數(shù) | 0.001538 | 0.001538 | 0.001538 | 0.001538 |
該位置是在 22°C 室溫下以大約 0.4m/s 的線性速度測得的。在數(shù)據(jù)采集任一端觀察到的峰值是磁體離開四通道傳感器 PCB 感應(yīng)范圍的結(jié)果。
圖 4-11 室溫下四通道 TMAG5170 的線性位置誤差為了測量 Z 場和 X 場本底噪聲的影響，我們在 4kHz 下測量了超過 1000 個樣本在 14.19cm 處的靜態(tài)位置誤差，如圖 4-11 所示。圖 4-12 展示了相應(yīng)的直方圖。測量在 22°C 室溫條件下進(jìn)行。
圖 4-12 4kHz 采樣率下 1000 個樣本的靜態(tài)位置
圖 4-13 在磁體位置 14.19cm 處的位置誤差直方圖表 4-6 顯示了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差和 ENOB 與滿標(biāo)度位置測量范圍的關(guān)系。
| 四通道 TMAG5170 | 位置誤差 | 注釋 |
|---|---|---|
| 標(biāo)準(zhǔn)差 [cm] | 0.0053 | |
| 滿標(biāo)量程 [cm] | 10 | 四通道 3D 傳感器 |
| ENOB [位] | 10.6 |
每個單獨的 TMAG5170 都在 2.5cm 測量范圍內(nèi)提供 8.6 位的 ENOB。由于四通道 TMAG5170 陣列的范圍為 10cm，因此整體 ENOB 比上表中所示的位數(shù)增加了 2 位，達(dá)到 10.6 位。
該測試完成后，以大約 0.4m/s 的線性速度重復(fù)了 5 次位置測量，概括了 Z 場和 X 場噪聲對絕對精度的影響。圖 4-14 展示了測試結(jié)果。
圖 4-14 5 次測試運行的線性位置誤差更先進(jìn)的補償算法可以進(jìn)一步優(yōu)化。具有較高磁場強度的磁體允許將 Z 軸的磁場強度增加到 100mT，將 X 軸的磁場強度增加到 50mT，這有助于將信噪比分別提高 2 倍。請參閱線性位置應(yīng)用的磁體選擇（修訂版 A）。
可以在下面這個視頻中查看 TIDA-060045 的視頻演示：使用 3D 霍爾效應(yīng)傳感器進(jìn)行設(shè)計：線性位置編碼。為了幫助對磁系統(tǒng)進(jìn)行仿真，TI 磁感應(yīng)模擬器 (TIMSS) 工具可以加快磁性系統(tǒng)的設(shè)計和評估。