高性能電感式傳感技術(shù)迅速切入電機(jī)高端應(yīng)用

2021-11-16 11:54:34

感應(yīng)傳感技術(shù)是利用非接觸非磁感應(yīng)技術(shù)檢測(cè)導(dǎo)電目標(biāo)的位置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)目標(biāo)測(cè)量激勵(lì)線圈與兩個(gè)接收線圈之間的耦合。從技術(shù)流程來(lái)看，沒(méi)有上面那么晦澀。在該技術(shù)中，由振蕩器產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬靶接近磁場(chǎng)并到達(dá)感應(yīng)距離時(shí)，在金屬中產(chǎn)生渦流，從而衰減或停止振蕩。這些振蕩或停止振蕩的變化由放大電路處理后轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制裝置達(dá)到非接觸的目的。

利用該技術(shù)，不僅可以進(jìn)行金屬接近檢測(cè)，還可以設(shè)計(jì)編碼器并應(yīng)用于伺服驅(qū)動(dòng)。如果線圈部署正確，它將與電機(jī)的極數(shù)同步，并且IC輸出與單個(gè)極數(shù)段中的電角度位置成正比，因此該應(yīng)用中的電機(jī)編碼器將具有更高的分辨率。目前這種技術(shù)的應(yīng)用并不多，基于這種技術(shù)的傳感器芯片并不普及，但其性能絕對(duì)領(lǐng)先。

AMS感應(yīng)傳感芯片

作為AMS編碼器廠商，該技術(shù)下唯一的芯片是AS5715R。它的定位是一個(gè)高性能的離軸感應(yīng)電機(jī)控制位置傳感器，具有差分模擬正弦/余弦輸出。

(AS5715R，AMS)

基于AS5715R的感應(yīng)電機(jī)控制位置傳感器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)軸一對(duì)極中的電氣位置，多用于BLDC電機(jī)換向。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)損失電機(jī)檢測(cè)的分辨率。同時(shí)，電機(jī)控制中的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)會(huì)明顯減小，電機(jī)控制效率也會(huì)提高。它的匹配速度極高，可達(dá)48萬(wàn)轉(zhuǎn)/分。

電感式控制在精度上有天然優(yōu)勢(shì)，AS5715R的角度精度誤差小于1，這當(dāng)然也得益于電感式傳感帶來(lái)的更好的傳感器內(nèi)部布局。AS5715R的工作溫度可高達(dá)160，可見其可靠性。這款符合車輛規(guī)格級(jí)別的傳感器芯片還顯示出僅0.3的高電氣INL性能。

鈦感應(yīng)傳感芯片

(TIDA-00828，TI)

TIDA-00828是一款基于LDC0851電感式芯片的電感式傳感32位編碼器旋鈕，用于工業(yè)中的絕對(duì)式電感式編碼器?；诟袘?yīng)傳感的增量式編碼器旋鈕設(shè)計(jì)可以為控制輸入提供穩(wěn)定可靠的低成本接口。

LDC0851芯片，當(dāng)導(dǎo)電物體進(jìn)入感應(yīng)線圈的接近范圍時(shí)，該器件所包含的遲滯功能可以保證可靠的開關(guān)閾值，使其不受機(jī)械振動(dòng)的影響。同時(shí)，芯片的差分實(shí)現(xiàn)方案可以防止溫度變化或濕度等環(huán)境因素引起的誤觸發(fā)。LDC0851的采樣率可達(dá)4ksps，平均采樣率高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。LDC0851采用推挽輸出，閾值可通過(guò)電阻編程設(shè)置。這種感應(yīng)芯片廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)編碼器和增量式編碼器旋鈕。

Renesas感應(yīng)傳感器芯片

IPS2550是瑞薩今年推出的一款非磁感應(yīng)式位置傳感器。該系列電感式位置傳感器IC通過(guò)了AEC-Q100 0級(jí)汽車認(rèn)證，能夠以正弦/余弦信號(hào)的形式檢測(cè)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置。

(國(guó)際公共部門會(huì)計(jì)準(zhǔn)則第2550號(hào)，瑞薩)

原理上，集成電路利用渦流效應(yīng)的物理原理來(lái)檢測(cè)在由一個(gè)發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈組成的一組線圈上方移動(dòng)的金屬目標(biāo)的位置。接口配置也很靈活。如果想要提高性價(jià)比，可以選擇單端輸出，如果需要抑制共模干擾，可以配置差分輸出。

IPS2550基于感應(yīng)技術(shù)，支持最高轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分，適用于離軸和軸端布置。與替代傳感技術(shù)相比，用戶可以將扇區(qū)數(shù)量與電機(jī)的極對(duì)數(shù)進(jìn)行匹配，以更高效、更低成本的方式提高電機(jī)的精度。

毫無(wú)疑問(wèn)，集成電路在電氣性能上屬于車輛規(guī)格級(jí)應(yīng)用。同時(shí)，通過(guò)小于5s的傳輸延遲、正弦/余弦增益偏移和偏移補(bǔ)償，以及內(nèi)置的自動(dòng)增益控制功能(AGC)補(bǔ)償環(huán)境變化，驗(yàn)證了IPS2550的穩(wěn)定性和可靠性。

總結(jié)

在電機(jī)控制乃至汽車應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)變壓器或磁傳感器替代品受到越來(lái)越多人的青睞，基于感應(yīng)傳感技術(shù)的應(yīng)用逐漸引起廠商的關(guān)注?；谶@種非接觸式傳感技術(shù)，廠商往往可以制造出性能更高、足夠穩(wěn)定的器件，在BOM上節(jié)省大量資金。

高性能電感式傳感技術(shù)迅速切入電機(jī)高端應(yīng)用