電子發燒友網報道(文/李寧遠)電感式傳感技術,就是利用非接觸式無磁體感應技術檢測導電目標的位置,通過一個旋轉目標來測量勵磁線圈和兩個接收器線圈之間的耦合。從技術流程上看,并沒有上述的那么晦澀。該技術是通過振蕩器產生一個交變磁場,當金屬目標接近磁場達到感應距離時,在金屬內產生渦流,從而振蕩衰減或者停振。這些振蕩或者停振的變化經過放大電路處理然后轉換成開關信號,進而觸發驅動控制器件,達到非接觸的目的。
利用這種技術,不僅能進行金屬接近檢測,還能進行編碼器設計,應用在伺服驅動上。線圈如果正確部署,會與電機的極對數同步,IC輸出與單個極對數分段內的電角位置成正比,這種應用下的電機編碼器會有更高的分辨率。目前這種技術的應用還不算多,基于此技術的傳感芯片也不算大眾,但是性能絕對領先。
AMS電感式傳感芯片
AMS作為編碼器大廠在該技術下的芯片只有AS5715R這一款。它的定位是具有差分模擬正弦/余弦輸出的高性能離軸感應電機控制位置傳感器。
基于AS5715R的感應電機控制位置傳感器可以檢測旋轉軸一對極內的電氣位置,多用于BLDC的電機換向。這種方式極具優勢的一點在于在電機檢測中,它不會丟失分辨率。同時在電機控制上會明顯地減少轉矩波動,提高電機控制效率。它匹配的轉速極高,最高到了480000 rpm。
電感式控制在精度上有天然的優勢,AS5715R的角度精度誤差小于1°,當然這也得益于電感式傳感帶來的更好的傳感器內部布局。AS5715R的工作溫度最高可達160℃,可靠性可見一斑。這款符合車規級的傳感芯片還體現出僅0.3°的電氣INL高性能。
TI電感式傳感芯片
TIDA-00828是基于LDC0851電感芯片設計的電感感測32位置編碼器旋鈕,在工業上應用在絕對電感式編碼器中。基于電感式傳感的增量編碼器旋鈕設計可為控制輸入提供穩定可靠的低成本接口。
LDC0851芯片,當導電物體進入感應線圈的接近范圍內時,該器件包含的滯后功能可保證一個可靠的開關閾值,從而不受機械振動的影響。同時該芯片的差分實現方案可防止因溫度變化或濕度影響等環境因素導致的誤觸發。LDC0851的采樣速率最高可到4ksps,平均采樣速率也高于行業水準。LDC0851采用推挽式輸出,可以通過電阻編程設定閾值。這個電感式芯片,在旋轉編碼器以及增量編碼器旋鈕應用上很多。
Renesas電感式傳感芯片
IPS2550是Renesas今年推出的無磁鐵電感式位置傳感器。這個系列電感式位置傳感器IC通過了AEC-Q100 0級汽車認證,能夠以正弦/余弦信號的形式檢測出轉子的絕對位置。
從原理上來說,該IC是利用渦流效應的物理原理,檢測出在一組由一個發射線圈和兩個接受線圈所組成的線圈上方移動的金屬目標的位置。輸出接口配置也很靈活,如果為了提高成本效益,可以選擇單端輸出,如果需要抑制共模干擾,可以配置差分輸出。
基于電感式技術,IPS2550支持最高轉速為600krpm,同時適應離軸與軸端布置。與替代型傳感技術相比,用戶可以匹配扇區數量與電機極對數,用一種效率更高,成本更低的方式提高電機精度。
該IC在電氣性能上毫無疑問屬于車規級應用,同時IPS2550的穩定性和可靠性也通過小于5μs的傳輸延遲,正弦/余弦增益失調和偏置補償,以及內置的用于補償環境變化的自動增益控制功能 (AGC) 得到了驗證。
小結
在電機控制甚至汽車應用上,旋轉變壓器或磁性傳感器替代產品受到了越來越多的青睞,基于電感式傳感技術的應用也逐漸引起了制造商的注意。基于這種非接觸式的傳感技術,制造商往往能做出更高性能以及足夠穩定的器件,在BOM上也能節省一大筆費用。
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原文標題:高性能電感式傳感技術迅速切入電機高端應用
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