感應(yīng)式絕對(duì)位置傳感器

在高度自動(dòng)化的現(xiàn)代工廠里，隨著人們對(duì)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(jī)控制設(shè)計(jì)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(yīng)式絕對(duì)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(xiàn)成的器件構(gòu)造而成（即：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(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(dá)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(jìn)行絕對(duì)位置檢測(cè)，優(yōu)化了線圈尺寸，而且模塊的封裝與主流市場(chǎng)35mm電機(jī)設(shè)計(jì)趨勢(shì)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(jī)而設(shè)計(jì)，其將傳感器扇區(qū)的數(shù)量與電機(jī)極對(duì)數(shù)相匹配，從而最大程度提高精度，同時(shí)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(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(zhuǎn)速高達(dá)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(jī)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(jìn)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(guò)四線或六線連接，即可實(shí)現(xiàn)最高10倍的速度和極低的延遲。

此方案在進(jìn)行布局設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)系統(tǒng)，根據(jù)客戶的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行定制和設(shè)計(jì)。

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(dá)80MHz。該MCU適用于雙逆變器控制，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩組電機(jī)并能夠?qū)?fù)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(dá)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(nèi)進(jìn)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(shì)

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

●   此解決方案可根據(jù)客戶應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)樗С秩N機(jī)械結(jié)構(gòu)類型，而且電機(jī)電極對(duì)數(shù)與傳感器扇區(qū)數(shù)量相匹配。

●   此MCU有三個(gè)ADC單元，具有專用通道采樣保持功能。AD轉(zhuǎn)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(yīng)用于

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

●   替代無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器。

●   無(wú)磁鐵轉(zhuǎn)子速度傳感器。

電機(jī)控制在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域扮演著非常重要的角色，對(duì)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、低耗的電機(jī)設(shè)計(jì)。