感應式絕對位置傳感器

在高度自動(dòng)化的現代工廠(chǎng)里，隨著(zhù)人們對高精度、高效率和低成本的要求不斷增加，電感式位置傳感器正取代霍爾效應位置傳感器和舊的磁性旋轉變壓器解決方案，成為電機控制設計的理想選擇。并且由于電感產(chǎn)品也更利于集成到簡(jiǎn)單、緊湊的印刷電路板（PCB）中，因此可進(jìn)一步滿(mǎn)足更輕、更小、更低成本的需求。

在本篇文章中，瑞薩電子為您帶來(lái)了一款感應式絕對位置傳感器解決方案，此方案不僅簡(jiǎn)單而且由于它采用現成的器件構造而成（即：一個(gè)標準型PCB板、一個(gè)瑞薩位置傳感器、一些簡(jiǎn)單的無(wú)源器件和一塊作用于感應目標的金屬），因此其極具成本效益，且最高能夠支持高達250,000RPM的轉速。

系統框圖

本方案采用雙IPS2200感應式位置傳感器（IPS）進(jìn)行絕對位置檢測，優(yōu)化了線(xiàn)圈尺寸，而且模塊的封裝與主流市場(chǎng)35mm電機設計趨勢保持一致，這增加了方案的普適性。IPS2200感應式位置傳感器圍繞電機而設計，其將傳感器扇區的數量與電機極對數相匹配，從而最大程度提高精度，同時(shí)適應離軸（穿軸和側軸）與軸端布置。與傳統旋轉變壓器相比，無(wú)磁鐵的IPS2200的厚度可薄至十分之一，重量可輕至百分之一，且電轉速高達250krpm。

得益于該傳感器的輕薄外形和完全雜散磁場(chǎng)免疫使電機集成化更加容易，并為客戶(hù)提供自主制造旋轉變壓器替代方案所需的標準材料，進(jìn)一步降低BOM成本。與旋轉變壓器或基于磁性的解決方案相比，IPS2200通過(guò)四線(xiàn)或六線(xiàn)連接，即可實(shí)現最高10倍的速度和極低的延遲。

此方案在進(jìn)行布局設計時(shí)，位置傳感元件并不在瑞薩電子IC的內部，而是PCB板上的一組線(xiàn)圈。這樣布局的好處在于傳感器可作為一個(gè)系統，根據客戶(hù)的應用場(chǎng)景進(jìn)行定制和設計。

在MCU的選型上，本方案采用了一款具備片上浮點(diǎn)單元（FPU）的32位MCU——RX24T，其在正常工作狀態(tài)下，頻率可達80MHz。該MCU適用于雙逆變器控制，可同時(shí)驅動(dòng)兩組電機并能夠對復雜的逆變器控制算法進(jìn)行高效編譯。

此外，方案中還采用了RAA214250低壓差線(xiàn)性穩壓器，該器件工作電壓范圍為2.5V至20V，輸出電流最高可達500mA，典型壓差為269mV。輸出電壓可通過(guò)外部反饋電阻在1.224V至18V范圍內進(jìn)行調節。

借助以上器件的特性，本方案具備以下幾大系統優(yōu)勢

● 具有成本效益且支持更快的轉速（最高達250,000RPM）。

● 此解決方案可根據客戶(hù)應用場(chǎng)景進(jìn)行設計，因為它支持三種機械結構類(lèi)型，而且電機電極對數與傳感器扇區數量相匹配。

● 此MCU有三個(gè)ADC單元，具有專(zhuān)用通道采樣保持功能。AD轉換可通過(guò)同步觸發(fā)器啟動(dòng)。

● 高精度，實(shí)際分辨率：15位，精度：12位。

可應用于

● BLDC轉子位置探測檢測；適用于任何電極對數。

● 替代無(wú)刷旋轉變壓器。

● 無(wú)磁鐵轉子速度傳感器。

電機控制在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域扮演著(zhù)非常重要的角色，對此，瑞薩電子推出了多種成功產(chǎn)品組合方案，致力于幫助客戶(hù)實(shí)現精準、高效、低耗的電機設計。