[参考译文] TMAG5170-Q1：TMAG5170查询

Prathmesh、

DRV5055和 TMAG5170均可用于角度编码器应用。  DRV5055仅对单个场分量敏感、因此角度测量需要两个器件。  另一方面、TMAG5170是一种3D 传感器、可以捕获全部三个矢量分量的场。  应始终至少有两个可用于角度计算、但可能需要进行幅度校正、以便为角度计算提供标准化输入。   

DRV5055是一款感应带宽为20kHz 的模拟输出器件。  TMAG5170是一款数字输出器件、两个通道的最大采样率为13.3kSPS。   

DRV5055 (传播延迟为10us)

TMAG5170 -(2通道采样时间约为75us。)

使用10kRPM 的转速、我们将看到每秒167次的转速。  可以使用任一器件是合理的。  为了使用 TMAG5170改进角度计算、可能需要增加采样平均值计算、但这将增加总采样持续时间并增加额外延迟。

谢谢、

Scott

要使用线性霍尔效应器件捕获角度数据、需要有两个90度异相的输出。  由于 DRV5055仅对 Z 轴分量敏感、因此它需要两个器件以机械方式间隔90度。  放置在旋转径向磁体的位置、这将在两个输出之间产生正弦/余弦关系。  这提供了反正切计算所需的必要输入。  TMAG5170具有3个集成在同一封装中的相互正交霍尔元件。  这允许使用单个器件来捕获所需的场数据、因为 X、Y 和 Z 磁场分量在相位上自然分离90度。   

您的回复中缺少参考图、但传播延迟会导致磁体实际角度与角度计算结果之间出现一些固定的相位延迟。  为了在这样的速度下实现位置控制的最高精度、有必要使用传播延迟和总通信/计算时间来考虑磁体位置的变化。  否则、产生的角度计算将始终落后于磁体的实际位置。  以下应用手册对此进行了讨论

https://www.ti.com/lit/an/sbaa539/sbaa539.pdf

链接的文档 SLYA059专用于在传感器附近以线性路径行进的磁体。  本文档中显示的波形图使用轴向极化磁体、无需旋转。  如果将这种类型的磁体放置在旋转轮/齿轮的外周上、则产生的响应将与本文档中的图相似。  不过、这通常不是用于角度编码的方法。  相反、磁体以旋转轴为中心、并且传感器放置在附近、这样磁体就不会离开传感器的附近。  

如果磁场变化得足够快、传感器可能会"漏掉"通过的磁体。  所有霍尔效应器件必须在短时间内集成输入信号。  产生的转换将是采样时间的整个输入积分部分的场平均值。  对于 TMAG5170、数据表中的下图显示了这一点：

您可能会在此处找到一个有用的工具：

https://www.ti.com/tool/HALL-PROXIMITY-DESIGN

谢谢、

Scott

TMAG5170的最大速度取决于您实现精度目标所需的平均值计算量以及您可以管理的总体"展望未来"。   

我先前链接的文档有一个图解、您可以将其用作参考：

该图仅考虑完成一次转换所需的总时间以及根据旋转速度发生的角度变化。   

在高速系统中、控制器必须能够根据已知速度信息预测位置。  最大速度将由系统中的精度要求以及算法根据传感器数据(具有传播延迟)预测电流位置的能力来设置。  不过、理想情况 下、磁体在器件的积分周期内的旋转度应小于180度、我可能会尝试以小于45度的延迟作为起点。

但是、DRV5055是一款线性模拟器件。  工作带宽为20kHz、应轻松适应10kRPM。

Prathmesh、

下面是一个轴上旋转的图像、其中磁体在旋转轴上居中：

将传感器放置在磁体下方、也放置在该旋转轴上、磁体的磁场将与磁体表面平行、并朝向磁体的 S 极。  随着磁体旋转、X 轴和 Y 轴的理想正弦/余弦将出现。  由于矢量与该位置的磁体平行、因此没有 Z 分量。  

在实践中、系统容差和外部影响者(例如地球磁场)可能会导致在 Z 方向观察到少量磁场。  这应该保持很低的值、但很难为每个磁体/气隙/系统进行量化。  该部分字段可用于预测性维护。  但是、该位置并非总是所有设计的理想位置、某些系统要求将传感器放置在远离中心的位置。  这仍然会产生 X 和 Y 字段、但它们的振幅可能不匹配。  在第二种情况下、Z 分量也会增加。  这将根据传感器的位置以及磁体的形状和材料而变化。

谢谢、

Scott

Prathmesh、

最新版本中似乎存在错误、我已通知负责该工具的人员。  我相信您正在尝试为您的指定磁体找到理想范围。  我已经尝试使用我可以访问的另一个仿真工具来模拟您的设置。   

在左侧的图像中、它显示了直径为20mm、与传感器位置间隙为10mm 的磁体。 距离扫描从该位置开始、然后将磁体移至更靠近传感器位置的位置。  (此传感器标记不考虑封装尺寸)。  由于磁体在此仿真中不旋转、我们可以看到磁场完全沿 Y 方向旋转。  最终位置是传感器上方10um、以避免传感器进入磁体空间。   

该 N52磁体非常大、因此它会产生相当强的磁场、当磁体距离传感元件小于7.5mm 时、该磁场会使 TMAG5170A1的输入饱和。   

谢谢、

Scott

Prathmesh、

我们预计将在2月中旬推出更新的工具

这里是直径为10mm、高度为10mm 的 N52磁体仿真、X 偏移为3mm

我还从昨天开始重新运行仿真、但没有偏移、因为它的半径为10mm (直径= 20mm)

请注意、在该特定扫描中、偏移位于 X、极化位于 Y、因此在该特定旋转中、我们仅看到 Y 方向的矢量分量。 如果我们以90度旋转运行偏移位置、则会得到以下结果

Prathmesh、

数据表上的这些项目提供了75us 的时间：

对于单个轴上的单个样本、tmeasure 时间为75us。  继续往下到脚注、将解释每次转换的额外时间

转换过程通过管道传递、其中 ADC 转换可以与输入积分同时进行：

相比之下、DRV5055是纯模拟输出、因此不包含任何 ADC 转换时序、这需要在器件外部完成。  要继续高速旋转、需要为此使用高速 ADC。

这个转换时序确实意味着 TMAG5170在高速时将受到限制、但是速度上限取决于高速旋转期间所需的精度。  随着电机速度的减慢、延迟将变得不那么重要。

我们目前没有发布任何更快的器件、它们可以为您提供具有2或3个轴的线性模拟输出。  TMAG5110和 TMAG5111是2D 锁存器、可用于速度和方向编码。  锁存器件将在旋转磁体中检测每个极对的4个独特位置、因此分辨率受到限制。

谢谢、

Scott