感應(yīng)式絕對位置傳感器

在高度自動化的現(xiàn)代工廠里，隨著人們對高精度、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(yīng)位置傳感器和舊的磁性旋轉(zhuǎn)變壓器解決方案，成為電機控制設(shè)計的理想選擇。并且由于電感產(chǎn)品也更利于集成到簡單、緊湊的印刷電路板（PCB）中，因此可進一步滿足更輕、更小、更低成本的需求。

在本篇文章中，瑞薩電子為您帶來了一款感應(yīng)式絕對位置傳感器解決方案，此方案不僅簡單而且由于它采用現(xiàn)成的器件構(gòu)造而成（即：一個標(biāo)準(zhǔn)型PCB板、一個瑞薩位置傳感器、一些簡單的無源器件和一塊作用于感應(yīng)目標(biāo)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(zhuǎn)速。

系統(tǒng)框圖

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

得益于該傳感器的輕薄外形和完全雜散磁場免疫使電機集成化更加容易，并為客戶提供自主制造旋轉(zhuǎn)變壓器替代方案所需的標(biāo)準(zhǔn)材料，進一步降低BOM成本。與旋轉(zhuǎn)變壓器或基于磁性的解決方案相比，IPS2200通過四線或六線連接，即可實現(xiàn)最高10倍的速度和極低的延遲。

此方案在進行布局設(shè)計時，位置傳感元件并不在瑞薩電子IC的內(nèi)部，而是PCB板上的一組線圈。這樣布局的好處在于傳感器可作為一個系統(tǒng)，根據(jù)客戶的應(yīng)用場景進行定制和設(shè)計。

在MCU的選型上，本方案采用了一款具備片上浮點單元（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，可同時驅(qū)動兩組電機并能夠?qū)?fù)雜的逆變器控制算法進行高效編譯。

此外，方案中還采用了RAA214250低壓差線性穩(wěn)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。輸出電壓可通過外部反饋電阻在1.224V至18V范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。

借助以上器件的特性

本方案具備以下幾大系統(tǒng)優(yōu)勢

●   具有成本效益且支持更快的轉(zhuǎn)速（最高達250,000RPM）。

●   此解決方案可根據(jù)客戶應(yīng)用場景進行設(shè)計，因為它支持三種機械結(jié)構(gòu)類型，而且電機電極對數(shù)與傳感器扇區(qū)數(shù)量相匹配。

●   此MCU有三個ADC單元，具有專用通道采樣保持功能。AD轉(zhuǎn)換可通過同步觸發(fā)器啟動。

●   高精度，實際分辨率：15位，精度：12位。

可應(yīng)用于

●   BLDC轉(zhuǎn)子位置探測檢測；適用于任何電極對數(shù)。

●   替代無刷旋轉(zhuǎn)變壓器。

●   無磁鐵轉(zhuǎn)子速度傳感器。

電機控制在工業(yè)自動化領(lǐng)域扮演著非常重要的角色，對此，瑞薩電子推出了多種成功產(chǎn)品組合方案，致力于幫助客戶實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、低耗的電機設(shè)計。