一種創(chuàng )新的電感式位置感測法

精密的自動(dòng)控制系統需要精確的位置測量，尤其是在機器人等工業(yè)應用中，要實(shí)現精確的電機控制，需要高度精確的測量。感應式編碼具有高精度、高穩定性和其他具吸引力的優(yōu)勢。

安森美(onsemi)開(kāi)發(fā)了一款全新旋轉式工業(yè)位置傳感器，結合了高精度、高速度和高穩定性——將電感式位置感測提升到一個(gè)新的水平，適用于工業(yè)應用。這創(chuàng )新方案采用了專(zhuān)利的電感式傳感器設計技術(shù)，使其能夠提供比其他電感式位置傳感器更高的精度。

圖1.工業(yè)產(chǎn)品線(xiàn)上的機械臂

安森美的新型雙電感架構是一種可以用于各種機械測量的通用方法。主要用于感知旋轉位置（和速度），該技術(shù)可提供20-bit的分辨率。各種傳感器尺寸選項配置可供選用于許多不同的應用。

使用一個(gè)38 毫米傳感器在 6,000 RPM 轉速時(shí)能達到 +/-50 角秒的精度。在犧牲些許精度的情況下，NCS32100可支持高達100,000 RPM的轉速。

電感式傳感器不易受各種污染或干擾影響，包括液體、污垢和灰塵、磁場(chǎng)、EMI和強烈振動(dòng)。NCS32100也不易受機械振動(dòng)的影響，可以區分轉子到定子的平移和轉子到定子的旋轉。例如，它可以區分旋轉運動(dòng)（被測量）和X、Y或Z軸的振動(dòng)（可以根據需求剔除）。

NCS32100提供高集成度，這使其成為簡(jiǎn)單且易于使用的解決方案。它包含一個(gè)帶有閃存以存儲配置設置的Arm? Cortex?-M0+處理器。它還帶有一個(gè)集成的以及能夠快速自我校準的程序（以盡量減少生產(chǎn)停機時(shí)間），使其能夠補償PCB的不對稱(chēng)性。只需要轉子轉動(dòng)，就可在2秒內完成這種校準。它有一個(gè)易于使用的編程界面，可結合各種傳感器和PCB使用，實(shí)現不同設計、形狀、尺寸和外形因素，以獲得最大的設計靈活性。

該方案可以直接以數字的格式輸出位置和速度，不再需要從原始模擬信號中推導出這些信息。NCS32100可以減少所需的其他元件數量，以及設計時(shí)間和風(fēng)險?；贜CS32100的方案可以用12個(gè)元件完成，而類(lèi)似的38mm光學(xué)編碼器則需要100多個(gè)元件。對比這兩種解決方案，基于NCS32100的傳感器可減少一個(gè)數量級的BOM。

圖2. 雙電感旋轉式位置傳感器

靈活的機械規格允許在實(shí)際條件下實(shí)現+/-50角秒的精度。例如，在NCS32100參考設計中，轉子到定子的氣隙為0.1mm到0.5mm，轉子到定子的傾斜度不超過(guò)0.5度，這也是完全可以接受的。除了參考設計提供的0.1至0.5mm之外，傳感器可以實(shí)現不同的氣隙，1mm是一個(gè)常見(jiàn)的典型氣隙。此外，自我校準不需要參考編碼器；只需確保轉子轉速在100 RPM和1,000 RPM之間。

高度的可配置性使其能夠與各種PCB傳感器一起使用，使終端用戶(hù)能夠配置和差異化其解決方案。

NCS32100的前端有一個(gè)自動(dòng)增益放大器（AGC）和一個(gè)集成模數轉換器（ADC）。集成的Arm? Cortex?-M0+微控制器包括非易失性閃存（NVM）和一個(gè)用于與主處理器通信的可配置接口。

設計人員可選擇一系列可選功能以進(jìn)一步提高NCS32100的性能，包括延遲外推、低通濾波（LPF）、開(kāi)路線(xiàn)圈檢測和自動(dòng)歸零。此外，安森美還提供參考設計和評估板，以幫助設計人員實(shí)現快速評估和快速投放市場(chǎng)。

在有許多快速移動(dòng)機械的工業(yè)應用中，準確的位置感知是必不可少的。準確度、速度、集成度、易用性、穩定性以及不易受各種污染或干擾影響的抗干擾性結合，使NCS32100成為非常有優(yōu)勢的解決方案。

安森美的旋轉式工業(yè)位置傳感器為工業(yè)應用中的旋轉感測提供了出色的解決方案。了解更多關(guān)于NCS32100和電感式位置感測的新方案，實(shí)現全新高精度旋轉位置編碼器。