挑戰1– 在旋轉編碼應用中無法獲得正確的正交簽名

 

在旋轉編碼應用中
，當試圖監控速度和方向（順時針或逆時針）時shi，通tong常chang使shi用yong兩liang個ge霍huo爾er效xiao應ying鎖suo存cun器qi或huo雙shuang鎖suo存cun器qi。造zao成cheng正zheng交jiao簽qian名ming錯cuo誤wu的de原yuan因yin有you多duo種zhong，但dan其qi中zhong最zui為wei常chang見jian的de原yuan因yin之zhi一yi是shi器qi件jian與yu環huan形xing磁ci極ji之zhi間jian的de布bu置zhi不bu當dang和he對dui齊qi不bu準zhun。

 

使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)鎖(suo)存(cun)器(qi)時(shi)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)方(fang)法(fa)
，即(ji)將(jiang)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)每(mei)個(ge)磁(ci)極(ji)相(xiang)隔(ge)半(ban)個(ge)寬(kuan)度(du)加(jia)上(shang)任(ren)意(yi)整(zheng)數(shu)個(ge)寬(kuan)度(du)來(lai)實(shi)現(xian)適(shi)當(dang)的(de)兩(liang)位(wei)正(zheng)交(jiao)輸(shu)出(chu)。如(ru)圖(tu)1b所示，其中傳感器2位於N極/S極接口
，而傳感器1與傳感器2的距離為一個全極點的寬度加上N極ji的de半ban寬kuan度du。對dui於yu雙shuang霍huo爾er效xiao應ying鎖suo存cun器qi，您nin可ke以yi使shi用yong一yi個ge器qi件jian將jiang兩liang個ge傳chuan感gan器qi精jing確que地di隔ge開kai磁ci極ji的de一yi半ban寬kuan度du。當dang然ran
，這zhe樣yang做zuo局ju限xian性xing很hen大da，因yin為wei您nin必bi須xu將jiang間jian距ju與yu環huan形xing磁ci極ji匹pi配pei。

 

圖1a顯示了使用雙傳感器解決方案時的潛在放置問題，而圖1b和1c顯示了如何分別使用兩個單獨的傳感器或一個單芯片解決方案來解決此類問題。霍爾效應電流傳感器（例如TMAG5110或TMAG5111）可(ke)用(yong)來(lai)確(que)保(bao)在(zai)多(duo)種(zhong)環(huan)形(xing)磁(ci)鐵(tie)尺(chi)寸(cun)和(he)磁(ci)極(ji)數(shu)量(liang)下(xia)實(shi)現(xian)正(zheng)確(que)的(de)簽(qian)名(ming)。此(ci)外(wai)
，它(ta)們(men)在(zai)實(shi)現(xian)上(shang)的(de)簡(jian)單(dan)性(xing)消(xiao)除(chu)了(le)在(zai)機(ji)械(xie)放(fang)置(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)能(neng)引(yin)入(ru)的(de)任(ren)何(he)誤(wu)差(cha)。該(gai)精(jing)度(du)還(hai)為(wei)良(liang)好(hao)的(de)正(zheng)交(jiao)簽(qian)名(ming)提(ti)供(gong)始(shi)終(zhong)如(ru)一(yi)的(de)精(jing)確(que)讀(du)數(shu)。

 

圖1：雙傳感器旋轉編碼：圖1a是使用兩個鎖存器的錯誤傳感器布置；

 

圖1b是使用兩個鎖存器的正確傳感器布置；圖1c是使用2D傳感器的多位置傳感器布置

 

旋轉編碼應用常用於許多汽車和工業應用。以下是一些示例：

 

●    汽車 – 電動窗戶、天窗、升降門、推拉門和電動座椅。

●    工業 – 車庫門和開門器

、恒溫器撥盤、家用電器旋鈕
、車輪旋轉感應以及電動窗簾或百葉窗。

 

挑戰2 – 非板載傳感器通信不夠穩健

 

ruguonindeshejichuxianciwenti

，zehenyoukenengninshiyongdechuanganqidedianyashuchushoudaociouheganrao。jinguanbuxiankenenghenduan，danruguoninmeiyoukaolvdaliangdedianciganrao (EMI)，那麼模擬信號傳遞過程可能會將這種幹擾直接耦合到測量過程中。在傳感器與微控製器 (MCU) 之間建立一條可靠的鏈路，可使MCU感知到傳感器的連接或斷開狀態。使用電壓輸出器件時，輸出可能被拉至低電壓或完全斷開
，而MCU將無法檢測到這種差異。

 

EMI很難消除，而屏蔽、重zhong新xin布bu線xian和he采cai取qu其qi他ta緩huan解jie方fang法fa會hui增zeng加jia設she計ji成cheng本ben，我wo建jian議yi解jie決jue方fang案an應ying側ce重zhong於yu傳chuan感gan器qi本ben身shen。雙shuang線xian電dian流liu輸shu出chu器qi件jian本ben身shen對dui電dian噪zao聲sheng不bu那na麼me敏min感gan，因yin此ci適shi用yong於yu使shi用yong中zhong等deng長chang度du電dian纜lan的de遙yao感gan應ying用yong。盡jin管guan通tong過guo極ji長chang的de導dao線xian發fa送song信xin號hao會hui造zao成cheng電dian壓ya損sun失shi
，但dan是shi對dui於yu大da多duo數shu工gong業ye和he汽qi車che應ying用yong而er言yan，采cai用yong雙shuang線xian電dian流liu輸shu出chu傳chuan感gan器qi還hai是shi可ke以yi接jie受shou的de。

 

圖2顯示了具有雙線電流輸出的霍爾效應開關，例如 TMAG5124 可以使用接地連接在較長距離內傳輸信號。在這個例子中，“雙線”表示必須將 VCC 和GND從傳感器連接到MCU的通用輸入/輸出。將電流輸出特性與更高的精度（磁場工作點和釋放點的 2mT 差值）相結合，您就可實現可靠的設計。

 

圖2：雙線電流輸出傳感器的實施

 

使用電流輸出傳感器的汽車應用包括：

 

●    安全帶插扣。

●    座椅位置/占用檢測。

●    門鎖存器。

●    駐車製動。

●    天窗/後備箱閉合。

●    製動踏板。

 

挑戰 3 – 霍爾效應傳感器僅對正交磁場敏感

 

如ru今jin
，大da多duo數shu單dan軸zhou霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi都dou可ke以yi檢jian測ce與yu封feng裝zhuang表biao麵mian垂chui直zhi的de磁ci場chang。如ru果guo您nin需xu要yao可ke以yi監jian測ce平ping行xing於yu封feng裝zhuang側ce麵mian的de磁ci場chang的de傳chuan感gan器qi，則ze選xuan擇ze範fan圍wei有you限xian。

 

圖3說明了實現水平磁場感應的各種方法。盡管可以使用傳統霍爾效應傳感器實現水平磁場感應，但存在一些明顯的缺點。將標準3引腳小型晶體管 (SOT-23) 封裝安裝到另一個較小的印刷電路板上，會增加組裝成本和複雜性（圖 3a）。晶體管輪廓 (TO-92) 封裝與標準表麵貼裝封裝的裝配過程不同，但這也會增加總體設計成本（圖3b）。

 

如果遇到類似情況，則可以選擇TMAG5123-Q1這樣的平麵霍爾效應開關，它可以檢測表麵貼裝封裝側麵的磁場。由於它采用SOT-23封裝，也許可以占據更小的空間，因此在機械設計中具有更大的自由度和靈活性（圖 3c）。 

 

圖3：水平磁場感應：圖3a是采用SOT-23封裝的傳統傳感器；

 

圖3b是采用TO-92封裝的傳統傳感器；圖3c是采用SOT-23封裝的平麵傳感器

 

設she計ji挑tiao戰zhan不bu可ke避bi免mian
，但dan您nin通tong常chang可ke借jie助zhu一yi些xie方fang法fa和he器qi件jian來lai加jia以yi解jie決jue。希xi望wang我wo提ti供gong的de幾ji種zhong方fang法fa可ke以yi解jie決jue您nin在zai使shi用yong霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi進jin行xing設she計ji時shi遇yu到dao的de一yi些xie常chang見jian應ying用yong挑tiao戰zhan。

 

 

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