多维科技高精度离轴编码器应用方案

 

离轴应用，单对极磁环，±0.05°绝对角度精度，绝对角度输出，TMR3110、TMR3109、TMR3081角度传感芯片

近日， 专注于隧道磁阻（TMR）技术的磁传感器制造商江苏多维科技有限公司 (MultiDimension Technology Co., Ltd., MDT)基于TMR3110、TMR3109和TMR3081三款角度传感器芯片，推出了高精度离轴编码器应用方案。

  芯片应用特点  

1

采用单对极磁环；

2

芯片离轴摆放装置；

3

绝对角度输出；

4

±0.05°的绝对角度精度；

5

磁环和芯片总高可达3 mm ~4mm；

6

芯片为小尺寸封装；

 

芯片应用结构

多维科技高精度离轴编码器应用方案采用单对极中空磁环和TMR3109、TMR3110（数字输出的TMR角度传感器芯片）或TMR3081（正余弦模拟电压输出的TMR角度传感器芯片），相对位置如图1所示。

图1 离轴编码器装配3D示意图

 

多维科技高精度离轴编码器应用方案有三款结构尺寸已经验证，具体的钕铁硼N35SH磁环和方案芯片离轴装配方案如下：
基准原点（单位：mm）

• X = 0 磁环表面外环边与PCB板TOP面侧边相切 
• Y = 0 磁环中心和芯片中心在同一水平线上
• Z = 0 磁环上表面表面与PCB板上表面齐平

结构尺寸一 （单位：mm）

1. 磁环尺寸：18 × 10 × 2.5
2. 磁环和芯片装配位置：

• X = -2 ~ -6
• Y = 0 ~ ±4
• Z = 0 ~ 4

结构尺寸二（单位：mm）

1. 磁环尺寸：12 × 8 × 2.5
2. 磁环和芯片装配位置：

X = -2 ~ -4

Y = 0 ~ ±2

Z = 0 ~ 4

结构尺寸三（单位：mm）

1. 磁环尺寸：15 × 8 × 6.5
2. 磁环和芯片装配位置：

• X = -2 ~ -4
• Y = 0 ~ ±6

Z = 0 ~ 4

TMR3109 / TMR3110芯片应用

多维科技高精度离轴编码器应用方案采用TMR3109和TMR3110数字输出的角度传感器芯片，支持23 位 SPI 绝对角度输出，ABZ增量、UVW 换相和脉宽调制信号 (PWM) 输出，无需模数转换电路和MCU端算法。TMR3109和TMR3110角度传感器芯片自带Auto自校准功能和LNR多点校准功能。通过Auto自校准功能，离轴方案的绝对角度精度可以达到±0.3°，通过LNR多点校准功能，绝对角度精度可达到±0.05°，详见图2。

图2 TMR3109/3110自动校准和LNR校准前后角度精度对比图
 

TMR3081芯片应用

多维科技高精度离轴编码器应用方案采用TMR3081角度传感器芯片正余弦模拟电压输出的角度传感器芯片，需要搭配模数转换电路和MCU端算法。

通过角度解算和校准算法，离轴方案的绝对角度精度可以达到±0.5°，通过多点LNR校准算法，绝对角度精度可达到±0.05°，详见图3。

图3 TMR3081校准和LNR校准前后角度精度对比图

 

芯片应用优势

磁性编码器用于检测磁场变化，在灰尘、油污、水汽等环境下具有较强的耐受性。因此，适用于灰尘多的应用场景。离轴安装的编码器具有解放旋转轴轴端的优点，编码器整体可以做的更薄，也可以设计为中空轴。可以应用在工业缝纫机的电机上，或带有电磁制动的电机上。另外，如果将旋转轴做成中空轴，可以从中空轴内部走线缆，可使用在加工机械的电机主轴及机械臂上。