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一,、絕對(duì)值角度編碼方案應(yīng)用現(xiàn)狀分析

在自動(dòng)化以及機(jī)器人領(lǐng)域,，特別是人形和犬形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組的應(yīng)用場(chǎng)景,，市場(chǎng)上現(xiàn)有的部分絕對(duì)值角度編碼方案面臨如下問題：

·電感式離軸編碼器：尺寸大,，安裝精度高,，成本高,。

·雙碼道磁環(huán)編碼器：直徑大,，安裝精度高,，成本高。

·光學(xué)編碼器：抗震動(dòng),，抗環(huán)境污染能力較差,。

·單對(duì)極磁環(huán)&角度芯片：抗軸向、徑向抖動(dòng),、抗電磁干擾能力較差,。

針對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用方案問題點(diǎn)，多維科技對(duì)單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼器方案進(jìn)行了全面升級(jí),，進(jìn)一步優(yōu)化了產(chǎn)品方案和提高了客戶的易用性,，并在方案的應(yīng)用成本上取得了一定的優(yōu)勢(shì)。

二,、多維科技單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼器方案

方案亮點(diǎn)

多維科技的單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼方案如圖 1,，采用 4 顆 TMR2615 線性芯片檢測(cè)磁環(huán)旋轉(zhuǎn)信號(hào)，輸出正余弦電壓信號(hào),，TMR2615 線性芯片輸出信號(hào)相互補(bǔ)償,，通過 MDT3259 信號(hào)調(diào)理后，輸出數(shù)字角度信號(hào),。

圖1 單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼方案示意圖

方案優(yōu)點(diǎn)

1,、方案采用 4 顆 TMR2615 線性芯片協(xié)同補(bǔ)償，抑制軸向和徑向抖動(dòng)誤差,。

2,、4 顆 TMR2615 線性芯片協(xié)同補(bǔ)償，再加上 MDT3259 對(duì)信號(hào)的自校準(zhǔn)能力,，使該方案對(duì)安裝的要求降低,。

1） 釹鐵硼磁環(huán)尺寸要求：

磁環(huán)內(nèi)徑 8mm，磁環(huán)外徑 12mm,，磁環(huán)厚度 2.5mm，單對(duì)極徑向充磁,，如圖 2 所示：

圖2 釹鐵硼單對(duì)極磁環(huán)尺寸要求

2）4 顆 TMR2615 線性芯片的安裝要求：

·芯片與磁環(huán)垂直間距 2.5mm ~ 3.5mm

·芯片中心間距 20mm ~ 22mm

·4 顆 TMR2615 芯片圍繞磁環(huán) 90° 相位差擺放

單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼方案芯片的安裝要求遠(yuǎn)低于電感式離軸編碼器,，雙碼道磁編碼器方案的安裝要求,。具體安裝尺寸如圖 3 所示：

圖3 單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼方案芯片安裝尺寸圖

3、根據(jù)磁環(huán)大小,，再通過磁仿真給出 TMR2615 的排布推薦,，可兼容各種尺寸的編碼器產(chǎn)品需求，且尺寸小巧,，布局簡(jiǎn)單,。

4、此方案的 BOM 僅需 1 個(gè)單對(duì)極磁環(huán),，4 顆 TMR2615 線性芯片和 1 顆 MDT3259 調(diào)理芯片,，方案應(yīng)用的成本較低，對(duì)標(biāo)市場(chǎng)現(xiàn)有的應(yīng)用方案,，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)顯著,。

圖4 單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼方案 BOM

三、多維科技單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼器方案核心組件

TMR 芯片 + 調(diào)理芯片強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

1,、TMR2615 線性傳感器芯片特性

·采用隧道磁阻 (TMR) 技術(shù),，線性范圍大、信噪比高,。

·低壓 (1.8V~5.5V) 低功耗設(shè)計(jì),。

·輸出信號(hào)與磁場(chǎng)強(qiáng)度成線性比例，靈敏度可根據(jù)磁環(huán)編程,。

·芯片封裝尺寸小,，靈活布局。

可選用封裝為 DFN3L (2 mm × 2 mm × 0.55 mm) 的 TMR2615D 線性芯片或封裝為 DFN3L (1.6 mm × 1.6 mm × 0.5 mm) 的 TMR2615F 線性芯片,。

圖5 TMR2615D (左) TMR2615F (右)

2,、MDT3259調(diào)理芯片

1）正余弦信號(hào)角度處理

·絕對(duì)角度輸出：23 位高分辨率 SPI 信號(hào)。

·增量編碼輸出：ABZ 相脈沖可編程（1~4096 個(gè)/圈）,，支持伺服閉環(huán)控制,。

·換向與 PWM：輸出 1~32 極對(duì) UVW 信號(hào)、12 位 PWM 信號(hào) (頻率 4 檔可調(diào)),。

2）智能校準(zhǔn)

·內(nèi)置 EEPROM 存儲(chǔ)配置參數(shù),，支持多次擦寫。

·自校準(zhǔn)模式補(bǔ)償安裝誤差,，降低人工調(diào)試成本,。

圖6 MDT3259 調(diào)理芯片

四、MDT3259 調(diào)理芯片校準(zhǔn)流程

一鍵式操作,，省時(shí)省力

多維科技 MDT3259 調(diào)理芯片可實(shí)現(xiàn) 4 路正余弦信號(hào)的校準(zhǔn),，該方案絕對(duì)角度精度<0.1°。通過配套的上位機(jī)軟件,，MDT3259 調(diào)理芯片可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)校準(zhǔn)：

1）連接設(shè)備,，啟動(dòng)校準(zhǔn)模式,。

2）勻速旋轉(zhuǎn)磁環(huán) (轉(zhuǎn)速 300RPM 以上)，系統(tǒng)自動(dòng)采集信號(hào)并補(bǔ)償非線性誤差,。

3）生成配置文件并燒錄至 EEPROM,，全程僅需 30 秒。

圖7 MDT3259 調(diào)理芯片校準(zhǔn)軟件界面

圖8 MDT3259 調(diào)理芯片校準(zhǔn)前角度誤差±3°

圖9 MDT3259 調(diào)理芯片校準(zhǔn)后角度誤差0.08°

多維科技可以提供完整的單對(duì)極磁環(huán)離軸編碼器方案,，如需詳細(xì)方案和技術(shù)支持,，請(qǐng)聯(lián)系我們。

江蘇多維科技傾力打造的磁傳感器晶圓 IDM 模式制造平臺(tái),，經(jīng)過十多年不斷地累積,，高度整合了供應(yīng)鏈資源，在滿足客戶的批量采購(gòu)需求的同時(shí),，最大程度地保障供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量一致性及穩(wěn)定性,。多維科技為滿足客戶多元化的定制需要，將努力提供更多,、更好的優(yōu)質(zhì)磁傳感器芯片產(chǎn)品,。

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