十八般武艺各显身手，独家技术下特色各异的角度传感器

对于电机来说，要实现更好的控制效果，可以从三个方向下手，位置控制、速度控制和力矩控制。为了实现更好的位置控制，那就离不开传感器。角度传感器就是其中一种应用广泛的传感器。
 
角度传感器，又或者说角度编码器，可以通过轴的旋转来切割光栅实现测量，或者通过磁场来检测角度变化。不管是基于哪种技术方案，做角度传感器的厂家一般都有着自家独门的技术。从技术上来说，不同技术手段并没有高下之分，但不同技术打磨出的产品自然会有着不一样的特点，发挥特长的侧重点也会不一样，那这些特点究竟有哪些不同？
 
TDK TMR角度传感器
 
TDK在TMR技术上的领先在全球范围内都是名列前茅的，这种结构复杂且工艺要求和成本都很高的传感器具有磁电阻效应大、磁场灵敏度高等独特优势。TDK通过TMR技术，成功开发了耐噪音能力强，且拥有高输出、角度精度优异特点的传感器。这些温度特性良好、稳定性优异的角度传感器在车载应用用途广泛。
 

（图源：TDK）

 
TAA和TAB系列就是TDK基于TMR技术的角度传感系列，它们能够测量360°的角度，能在最广泛温度和磁场变化范围内保持高精度和稳定性。整个系列结合在MCU中运行的简单算法，能补偿剩余非常低的角度误差，并允许在整个磁场范围内操作，而角精度没有任何改变。
 
以TAB4140-BAAB为例，－40℃到150℃的工作温度是此类传感器温度覆盖最高的。标准范围内20mT到80mT，拓展范围内80mT到120mT的磁场覆盖也足够宽。在所有标准范围内，这个系列能做到最大±0.43°的精度。成熟的TMR技术运用的确带来了更快速地响应和更高的精度。
 
如果说基于TMR的大动态范围、高灵敏度以及高精度的角度传感有什么缺点，那就是会稍微贵一点。
 
多维 TMR磁性角度传感器
 
多维科技是国内最早开始TMR技术研发的公司，通过引入国外先进技术打破TMR芯片的国外垄断。
 

（图源：多维科技）

 
上图是TMR3004系列，是多维磁性角度传感器系列中精度较高的系列。说是较高，其实在和TDK的系列比还是稍逊一些，±1.5°的误差是多维角度传感的最小误差，但和其他掌握TMR技术的厂商比还有很大进步空间。TMR3004 采用两个独特的推挽式惠斯通电桥结构设计，每个惠斯通电桥包含四个高灵敏度TMR传感元件，这种结构有效地补偿了传感器的温度漂移。
 
极宽的工作场范围、最高的空气间隙不敏感性以及优异的抗环境磁场干扰能力是这个系列的亮点。但要说最大的特点，那就是其输出信号极大，大到不需要信号放大处理电路。这是因为两个独特电桥结构设计，使得其输出信号的最佳峰值可达工作电压的90%。如果说高精度、快速响应，宽覆盖范围是TMR技术的固有优势，那么做出自己的大输出信号和特色电桥结构则是大技术框架下的自家特色。
 
MPS电磁角传感器
 
上面两家都是基于TMR来做的，但掌握TMR技术的公司毕竟是少数。MPS电磁角传感器MagAlpha使用的是一种区别于普通电磁感应技术的全新测量方法。从表现出的性能来看，低延迟是该技术的其中一大特点，角度传感转速可以高达100K/min。同时MagAlpha传感器采用独家的SpinAxis TM Hall测量技术，能提供数字化瞬时角度位置。SpinAxisTM采用一种相位检测方法，避免了传统技术中所需要的模拟数字转换或者复杂的角度计算。
 

（图源：MPS）

 
上图中的MAQ473是一款带ABZ增量和PWM输出的9位至14位MagAlpha汽车级角度传感器，依然采用了现在最常见的非接触式传感。我们可以从其中窥见MPS在角传感器上的独到之处。作为一款9至14的高分辨率产品，其快速数据采集和处理能力可以提供0至60,000转/分钟转速的精确角度测量。
 
集ABZ增量和PWM输出于一身的角度传感器的确不算常见，MAQ473保证了每圈1-1024可编程脉冲的增量12位ABZ正交编码器接口与14位PWM输出，带奇偶校验位的SPI串行接口用于角度读取和其他芯片配置。MAQ473可支持的磁场强度范围和尺寸配置也十分宽泛，支持同轴和离轴两种模式。3mmx3mm的小封装加上12mA电流在功耗上也容易让汽车厂商接受。这么看来，低延迟、电磁拓扑结构和低功率是MPS在MagAlpha系列主打的三大特点。
 
小结
 
不难看出，每家做角度传感的厂商都有着自己的绝活，不管基于何种技术方案，都做出了自己的风格特色。不同技术手段并没有高下之分，这些不同技术打磨出的有着不同特点的产品可谓是“百花齐放”，着实让人眼前一亮。