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新型磁性位置传感器采用DAEC补偿技术将动态角度误差几乎降低至零

老墨?? 2014年09月01日 ?? 收藏0
奥地利微电子公司(AMS)日前宣布推出新的“47系列”磁性位置传感器AS5047D、AS5147、AS5247三款产品。其中,AS5047D适合工业应用(包括机器人和编码器模块),AS5147可用于电子助力转向和电子泵等汽车应用,双芯片AS5247则非常适合应用于对功能安全有极高要求的汽车应用。以上三款产品能对高速旋转的车轮进行极其准确的角度测量,最大角度测量误差均不超过0.17°(不含非线性积分)。

据奥地利微电子高级市场经理Oliver Weber介绍, 三款产品高度精确的测量表现均得益于DAEC(动态角度误差补偿)技术, 该技术可用来消除由传播延迟导致的测量误差, 目前正在申请专利。

“ 传统磁性旋转位置传感器芯片需要将其嵌入式磁性元件中磁场强度的原始测量信息转换为数字角度测量结果,由此导致传播延迟(通常为100μs~200μs)。”Oliver Weber说,“在延迟期间,由于离心器的角位移发生变化,因此当数字输出时,其实际位置与传感器所测量的位置会因转速的增加而呈线性增长。例如,对于100μs的传播延迟,在1,000r/min的转速下,其动态角度误差为1.2°,当转速升至10,000r/min时,其误差将高达12°。”

而DAEC的独特之处就在于可通过专有算法和硬件,在芯片内部对每个测量样本被捕捉时的转速执行误差补偿,从而最大幅度地消除误差。奥地利微电子提供的数据显示,47系列传感器的角度测量在7,000r/min转速下误差为0.08°,12,000r/min转速下为0.14°,14,500r/min转速下则为0.17°。

47系列传感器芯片所提供的精确性适用于所有电机控制和角度测量应用,特别是在高速无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)中,高精确度的磁性位置传感器将使换相控制方案得到更好的实施,带来的典型优势包括提高转矩和效率、降低转矩脉动、操作更流畅、系统成本更低等。高速马达设计可在没有外部MCU或DSP复杂误差补偿方案的帮助下,使用稳健、紧凑的磁性位置传感器。

三款新产品提供绝对位置测量的数字PWM输出、磁场定向控制的换相方案所需的UVW输出,还提供相当于一个光学编码器输出的增量ABI输出,这意味着无需改变主机系统的MCU或DSP上的软件接口,使用AS5047D芯片即可取代一个光学编码器。

“DSP其实也可以通过算法实现误差补偿,但它需要额外附加一个端口。更重要的是,如果采用DSP读取芯片数据,花费的时间会更长,延时自然也就更长,误差更大,这对马达设计者来说是无法接受的。”Oliver Weber说。

至于用AS5047D取代光学传感器,Oliver Weber解释道,在磁性编码产品推出之前,光学编码器因时延小,广泛用于对马达位置进行测量。但光学编码器的弊端在于:首先,它是由发光二级管和光敏二极管形成的收发器件,非常容易受到灰尘和杂质的影响而失效;其次,由于码盘刻在玻璃上,当玻璃遭遇比较强烈的震动时,有效精度就会大幅下降;最后,光学传感器只能测量增量位置,无法测出绝对位置,这对伺服电机来说有着致命的打击。

与光学编码器相比, 磁性传感器以往未能大规模普及是因为主要受限于动态角度误差和信号抖动,而DAEC技术解决了这两大问题。Oliver Weber补充,尽管47系列磁性传感器目前的角速度测量误差接近于零,且能够输出和光学编码器一样的UVW格式,但磁铁的品质好坏与放置精度还是会对测量结果产生影响。奥地利微电子拥有非常完整的传感器产品线,可以通过其他产品系列的冗余控制或补偿,进一步提升磁性传感器的精度。

与奥地利微电子的所有磁性位置传感器一样,新的47系列也得益于业经认证的微分传感技术,该技术可使设备免受杂散磁场的影响,使设备无需任何防护措施即可应用于电嘈杂的环境中。(老墨)

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