TMAG5x73系列磁传感器评估模块技术解析

描述

Texas Instruments TMAG5273EVM传感器评估模块 (EVM) 是一个简单易用的平台,用于评估TMAG5273的主要特性和性能。TMAG5273是一款线性3D霍尔效应传感器。该评估模块包括两个磁体、一个Texas Instruments TMAG5273子板和一个传感器控制器板 (SCB),支持配套的GUI(图形用户界面)。还包括一个3D打印旋转和推送模块,用于通过单个器件测试角度测量和按钮的常用功能。

数据手册:*附件:Texas Instruments TMAG5273EVM传感器评估模块 (EVM)数据手册.pdf

特性

  • 一个简单易用的平台,用于评估TMAG5273的主要特性和性能
  • 包括GUI,用于读取和写入寄存器以及查看和保存测量结果
  • USB供电,无需外部电源
  • 它还包括一个3D打印旋转和推送模块,用于通过单个器件测试角度测量和按钮的常用功能。

板布局

评估模块

TMAG5x73系列磁传感器评估模块技术解析

一、产品概述

Texas Instruments推出的TMAG5x73系列是3轴(3D)线性霍尔效应传感器解决方案,该系列包含TMAG5273和TMAG5173两个主要型号。这些器件集成了三个独立的X、Y和Z轴霍尔传感器,配合精密模拟信号链和12位ADC,能够数字化测量到的模拟磁场值。

核心特性‌:

  • 集成三轴霍尔传感器阵列
  • 12位ADC数字化输出
  • 可配置磁场测量范围
  • 支持角度测量计算功能
  • 评估模块(EVM)提供完整的开发平台

二、硬件架构

2.1 评估模块设计

TMAG5x73评估模块采用分体式设计,主要包含两部分:

  • 传感器控制板(SCB) ‌:负责与PC通信和供电
  • 传感器评估板‌:包含TMAG5x73传感器芯片及外围电路

评估板可沿刻痕线分为两部分,分别对应不同型号的传感器:

  • A1部分:TMAG5273A1或TMAG5173A1
  • A2部分:TMAG5273A2或TMAG5173A2

2.2 关键硬件组件

  1. 主传感器芯片‌:
    • U1_A1:TMAG5x73A1器件
    • U1_A2:TMAG5x73A2器件
  2. 电源管理‌:
    • 3.3V供电电路
    • 电源去耦电容(C1_A1/C1_A2, C2_A1/C2_A2)
  3. 接口电路‌:
    • I2C总线(SCL/SDA)上拉电阻
    • 中断信号上拉电阻

三、技术参数与配置

3.1 磁场测量范围

TMAG5x73系列提供灵活的磁场范围配置:

产品型号可配置范围选项
TMAG5x73A1±40 mT, ±80 mT
TMAG5x73A2±133 mT, ±266 mT

范围选择建议‌:

  • 选择大于预期最大磁通密度的最小范围
  • 例如:最大测量65 mT时,A1型号应选80 mT范围

3.2 寄存器配置

通过I2C接口可配置的关键寄存器包括:

  1. SENSOR_CONFIG1‌:
    • 启用/禁用各轴测量通道(MAG_CH_EN)
  2. SENSOR_CONFIG2‌:
    • 设置XY轴测量范围(X_Y_RANGE)
    • 启用角度计算功能(ANGLE_EN)
  3. DEVICE_CONFIG2‌:
    • 工作模式设置(OPERATING_MODE)
    • 触发模式配置(TRIGGER_MODE)

四、评估模块应用演示

4.1 旋转按压演示(仅TMAG5273EVM)

  1. 硬件连接‌:
    • 将旋转按压模块安装到评估板
    • 连接SCB控制板
  2. 软件配置‌:
    • 启用XY通道测量
    • 根据传感器型号设置适当范围
    • 可选启用角度计算功能
  3. 操作观察‌:
    • 旋转旋钮观察角度变化
    • 查看XY轴波形和幅度图

4.2 操纵杆演示(仅TMAG5173EVM)

  1. 硬件连接‌:
    • 安装操纵杆模块
    • 连接SCB控制板
  2. 软件配置‌:
    • 至少启用XY通道
    • 设置适当测量范围
  3. 操作观察‌:
    • 移动操纵杆观察XY读数变化
    • 可保存特定位置的磁场数据

五、开发资源

5.1 图形用户界面(GUI)

评估模块配套基于网页的GUI,支持:

  • 寄存器读写操作
  • 实时数据显示和记录
  • 结果图形化展示
  • 数据导出功能

系统要求‌:

  • 浏览器:Chrome或Firefox
  • 需安装TI Cloud Agent插件

5.2 固件开发

评估模块支持通过DFU模式更新固件:

  1. 进入DFU模式方法:
    • 软件命令:"bsl"
    • 硬件方式:短接DFU测试点
  2. 固件更新工具:
    • USB Bootstrap Loader(BSL)脚本工具
    • 配套批处理文件

六、应用场景

TMAG5x73系列特别适合以下应用:

  1. 旋转位置检测‌:
    • 旋钮角度测量
    • 旋转编码器替代方案
  2. 线性位移测量‌:
    • 操纵杆位置检测
    • 线性执行器位置反馈
  3. 工业控制‌:
    • 阀门位置监测
    • 机械臂关节角度检测

七、设计注意事项

  1. 布局建议‌:
    • 评估板布局不适用于EMC测试
    • 实际产品设计需优化布局
  2. 电源管理‌:
    • 确保电源去耦电容靠近传感器
    • 可移除板上电阻改用外部电源
  3. 磁路设计‌:
    • 根据应用选择合适的磁体
    • 考虑温度对磁体的影响
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