使用Allegro A1262的空气间隙独立速度和方向传感
使用Allegro A1262的空气间隙独立速度和方向传感
由Stefan Kranz,
亚博棋牌游戏Allegro Microsystems,LLC
介绍
的A1262集成电路是一种超灵敏的双通道霍尔效应锁存器。与传统的双通道锁存器一样,A1262的正交输出指示旋转环形磁铁目标的旋转方向和位置/速度。然而,它的独特之处在于它使用垂直霍尔技术来感知磁场方向和振幅。
A1262包含传统的平面霍尔元素,以导出一个通道和垂直霍尔元素来导出另一个通道。结果是A1262能够产生正交输出信号(≈90°相位差),其中相分离在很大程度上独立于气隙,环形磁体尺寸或极间隔。这为系统设计者提供了一个前所未有的灵活性,用于选择环形磁铁及其位置和其位置和相对于传感器的位置。它的小(SOT23-5)包替换了一对传统的霍尔效应锁存器,节省空间和组件计数。
实例探究
本应用程序说明将重点介绍许多可能的系统配置中的两种。在这两种情况下,假设A1262LLHLT - T设备使用平面霍尔元件的Z传感方向,使用垂直霍尔元件的Y传感方向(见图1)。A1262的另一种版本A1262LLHLT - X - T也具有Z和X方向的灵敏度。关于A1262的详细信息可以在A1262数据表和其他相关的应用说明中找到。
在这两种情况下,目标是铁氧体环磁铁,其整体尺寸相同。在壳体1中,磁体是多极环磁体。在壳体2中,它是径向磁化(1杆对)环磁体(见图1)。
案例1:多极环磁体
在这种情况下,目标是一个环形磁铁,具有以下特点:
外径:13毫米
内径:6mm
身高:4毫米
杆对:4
材料:铁氧体Y10T, BR:≥0.2 T
磁化:径向
径向和切向磁场与外壳1环磁铁周围的气隙的关系如图3和图4所示。径向场分量激发A1262平面霍尔单元,并显示为Z方向。垂直霍尔元件响应于切向磁场;这显示为Y方向。
如图3和图4所示,两个通道的磁峰位置相对于另一个通道非常一致。气隙的变化很小。图5只显示了最小和最大气隙(分别为1.5和5.0 mm)的结果,更清楚地说明了这一点。
图6和图7显示了带有8极环磁铁的两个传感器输出的磁开关行为。考虑到A1262磁开关的正常变化和气隙的大变化,OUTA和OUTB的相位关系保持非常稳定。这种水平的气隙独立是独一无二的A1262。
如表1所示,两个输出的占空比都保持接近理想(≈50%),与气隙无关。
气隙 (毫米) |
一工作周期 (%) |
OUTB占空比 (%) |
---|---|---|
1.5 | 49.71 | 49.83 |
2.0 | 49.77 | 50.00 |
2.5 | 49.77 | 49.60 |
3.0 | 49.71 | 49.83 |
3.5 | 49.71 | 49.88 |
4.0 | 49.54 | 49.83 |
4.5 | 49.88 | 49.48 |
5.0 | 49.65 | 49.71 |
案例2:直径环形磁铁
在这种情况下,目标是一个环形磁铁,与情况1的尺寸和材料相同,但只有一组磁极:
外径:13毫米
内径:6mm
磁铁高度:4毫米
杆对:1
材料:铁氧体Y10T, BR:≥0.2 T
磁化:Diametric.
图8显示了案例2的机械配置。径向和切向磁场与环形磁铁周围气隙的关系如图9和图10所示。径向场分量激发A1262平面霍尔单元,并显示为Z方向。垂直霍尔元件响应于切向磁场;这显示为Y方向。与情况1环形磁体一样,两个通道的磁峰位置相对于另一个通道非常一致。气隙的变化很小。图11只显示了最小和最大气隙(分别为1.5和5.0 mm)的结果,更清楚地说明了这一点。
图12和图13为采用单极对环形磁铁的两个传感器输出的磁开关行为。考虑到A1262磁开关的正常变化和气隙的大变化,OUTA和OUTB的相位关系保持非常稳定。
如下表2所示,两个输出也保持与空气间隙无关的接近理想(≈50%)占空比。
气隙 (毫米) |
一工作周期 (%) |
OUTB占空比 (%) |
---|---|---|
1.5 | 50.34 | 48.86 |
2.0 | 50.34 | 48.72 |
2.5 | 50.34 | 48.72 |
3.0 | 50.27 | 48.65 |
3.5 | 50.07 | 48.65 |
4.0 | 50.27 | 48.32 |
4.5 | 50.07 | 48.52 |
5.0 | 50.27 | 48.32 |
一致的频宽比
表3中的数据说明了气隙和环磁极间距对OUTA和OUTB信号的影响是多么小。
戒指磁铁 | 气隙 | 一工作周期 (%) |
OUTB占空比 (%) |
---|---|---|---|
案例2 | 分钟。 | 50.34 | 48.86 |
最大限度。 | 50.27 | 48.32 | |
案例1 | 分钟。 | 49.71 | 49.83 |
最大限度。 | 49.65 | 49.71 | |
平均工作周期 | 49.99 | 49.18 |
每个信号的占空比仅在极间距的4:1变化的少量上变化,气隙中的气隙中的> 3:1的变化变化。用户可以自由选择基于机械考虑的环形磁铁尺寸;杆间距可以几乎任意选择以产生每转的所需循环数。
相分离
OUTA和OUTB信号之间的相位分离将稍微随空气间隙的变化而变化。该行为独立于环形磁体配置,并且图14和图15中示出,分别对应于壳体1和壳体2磁体。
由于内部霍尔元件间距、气隙、磁体尺寸和材料的相互作用,多极壳1环形磁体的相位差约为4.0°(26.5°- 22.5°),单极壳2环形磁体的相位差约为12°(102°- 90°)。
总相移的大小(图14和图15)取决于磁极的数量。对于给定尺寸的环形磁体,磁极数越大(磁极间距越小),气隙对信号相位的影响就越小。
由于A1262内部的垂直霍尔元件和平面霍尔元件位于硅片上的位置不完全相同,所以OUTA和OUTB信号的相分离一般略大于90°。
这个信号相位与气隙的关系意味着相位可以作为系统气隙的指示。例如,它可以用来确认气隙是否在系统的设计范围内。
通过在磁铁旋转的恒定速度下测量OUTA和OUTB的下降沿之间的时间来得出这种“气隙信号”。测量的时间表示气隙距离并且如果气隙变大,则会增加。
观察结果/结论
如上所示,A1262的传统平面和垂直霍尔传感器的独特配置具有以下优点:
- A1262能够产生正交输出信号(≈90°相位差),其中相分离在很大程度上与气隙、环磁铁大小或极间距无关。
- 系统设计人员具有前所未有的灵活性,在选择环形磁铁和其相对于传感器的位置和方向方面。
- 用户非常可能能够选择标准的离上环形磁铁,选择以提供所需数量的脉冲/旋转。
- 在较大的空气间隙处的限制因子可能是切向场强度(这里所示的情况下的X或Y),因为切向场强度通常低于径向场强度。
- OUTA和OUTB信号的相位关系可以作为气隙的指示。
测试电路
用于上述案例研究的应用程序电路是A1262数据表中所示的典型应用程序电路,并复制如下图16所示。
戒指磁铁源
Case 1和Case 2中使用的环形磁铁可从以下供应商获得,该供应商是Allegro和Sanken Semiconductors的分销商:
Matronic GmbH&Co。
电子Vertriebs KG
VOR DEM KREUZBERG 29
d - 72070图宾根,德国
电话:+49 7071 94440
传真+49 7071 45943
网络:www.matronic.com.
电子邮件:info@matronic.de