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[参考译文] TMAG5110-Q1:针对编码器用例的反偏置轮齿检测

Guru**** 608265 points
Other Parts Discussed in Thread: TMAG5110, TMAG5328, TMAG5110-Q1
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1252917/tmag5110-q1-back-biased-gear-tooth-detection-for-encoder-use-case

器件型号:TMAG5110-Q1
主题中讨论的其他器件:TMAG5110TMAG5328

尊敬的社区:

对于轴转速感应、我们希望避免在旋转轴上安装磁体/磁环、并希望利用具有 黑色断流器的盘来实现以下配置。

我们正在 寻找用于轴速度检测的霍尔效应开关、其要求如下:

方法 :使用带有黑色断流器的磁盘,而不是直接磁铁连接。
空气间隙 :传感器与齿轮齿之间至少6mm。
齿数 :盘上最多12个齿轮齿。
速度 :最大轴速为6000 RPM。
到 MCU 的距离 :在工业环境中,传感器距离 MCU 有4m 远。
输出 :与 MCU 上的正交编码器接口(QEI)兼容。

请向我们建议:

  1. 有关为霍尔效应传感器的反向偏置选择合适 magent 的设计资源、应用手册或步骤。
  2.  TI 产品系列中适用于该应用的开关

期待您  为我们的用例提供指导和专家建议。

此致。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Shreeneet,

    感谢您联系 E2E。  齿轮齿感应应用需要非常小心地对齐磁体和传感器、以便传感器能够在每个齿和间隙通过时跨越工作和释放阈值。  由于此函数通过应用反向偏置而工作、因此 B 场向量应始终显示相同的符号。  磁场方向始终为正或为负。  因此、使用 TMAG5110等锁存器件无法工作、因为它需要交流磁场极性。  

    开关的目标工作点可能会因磁体的尺寸和形状、磁体、传感器和旋转齿轮之间的气隙而异。  务必使开关能够在足够高的频率下工作、以捕捉每转24个状态的变化。  根据所示的齿数和最大转速(6000 RPM = 100 rev/s)、输出需要以2400 Hz 的频率刷新。   

    虽然我们没有关于此特定应用的任何已发布材料、但我认为使用 TMAG5328 (样本频率= 20kHz)等器件调整您的解决方案可能是最简单的方法。  该器件具有 电阻器可编程阈值(2-15mT)、BOP 和 BRP 之间的迟滞为1mT。  在假设的情况下、您可以设置传感器和磁体、使齿轮每个间隙的中心具有13mT 的距离、 而且只要每个齿的磁场大于14mT、就应该能够通过开关创建脉冲输出。   

    若要创建正交输出、需要使用两个传感器、并且理想情况下、这些传感器应在齿轮周围相隔 n+1/2齿。

    使用 TMAG5238的一个优势是可以使用数字电位器对每个系统进行调优。  这将允许您补偿机械容差以实现更一致的性能。

    谢谢。

    斯科特

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Scott、您好!

    感谢您的指导。 我们现在了解了上述方法中的相对复杂性。

    在以下情况下、我想向您寻求指导、其中我们需要一个高度可靠且精确的磁脉冲计数器、该计数器会随着每次经过的间距较大的磁体进行开关/锁存。

    如果我们不使用连续的多极环形磁体、而是在卡环配置中使用不连续(每个磁盘6-8个磁体)、那么对开关的影响将如下图所示

    1. 哪种霍尔效应传感器最适合具有不连续磁场(径向/轴向)的应用?
    2. 我们是否可以针对此用例使用2D 霍尔效应开关/锁存器来生成 QEI 输出?
    3. 对于通过3m 至5m 长的电缆传输传感器数据、是否需要采取特别的预防措施?

    期待您的指导。

    此致。

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    Shreeneet,

    对于该配置、您可以使用2D 霍尔效应锁存器。  主要要求是、当您绕着环走时、磁体交替极性、并且使用足够强的磁体来为两个轴的锁存器产生必要的工作阈值。  假设环是非铁磁性的、那么我认为这应该是可行的。   

    由于输出数据采用的是具有高电平或低电平状态的数字格式、因此在长电缆上、噪声不应该是问题。   

    谢谢。

    斯科特

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    Scott、您好!

    感谢您的更新。 因此、我们选择了 TMAG5110-Q1、当我在 产品页上使用 BOP 和 BRP 距离计算器时、我会得到以下值。 这些是用于快速评估的具有高度增值价值的工具。 很棒的工作传感器部门团队!

    我还尝试使用 TIMSS Webench 仿真器来设计我们的用例、在该用例中、多个磁体分布在一个环形上。 如果我在仿真研究中遇到任何疑问或问题、我会联系您。

    此致

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    Shreeneet,

    感谢您的反馈! 我们致力于打造更完整的环境、以简化您使用传感器进行开发的时间。  TIMSS 工具支持多极环形磁体、但不支持多个分立磁体、因此可能会与上述实现存在一些差异。  在我们继续开发 TIMSS 工具的过程中、我们渴望发现我们可以解决的挑战、使其成为一种更实用的资源。

    谢谢。

    斯科特

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    Scott、您好!

    我很高兴看到您的目标是让传感器产品系列评估更加人性化。 是的、分立式多磁体配置应是 TIMSS 工具中非常有用的用例之一。 特别是在基于状态的监控技术融合最近的风暴下、设备级传感器的部署数量可能会急剧增加。 此外、TI 针对传感器产品提供易于采用的生态系统无疑将成为产品团队决策制定/中断的关键之一。

    从您在以下方面的体验中寻求见解:

    • 具有间距较大的磁体(磁体宽度间隙为磁体6倍至10倍)的成本优化型磁环和锁存霍尔效应传感器的影响。

    • 该配置中可能存在错误、异常或波形问题。

    • 连续磁场间隙的预防措施及其对馈入正交编码器接口的输出波的时序和相移的影响。

    • 例如、在触发南极和北极时、一个环形上的双磁体设置能否可靠地测量轴速度(最小值500至最大值6000 RPM)?

    在我们使用霍尔效应传感器进行实验室测试之前、您的专家指导将非常宝贵。

    此致。

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    Shreeneet,

    1. 只要安装各个磁体时将交替磁极提供给锁存器、检测旋转速度应该不是问题。   
    2. 锁存操作主要与磁场是否超过工作阈值有关、因此首要问题是确保磁场足够强、以便机械容差不会导致错过事件。 过度跳动可能会导致在旋转过程中磁体和传感器之间的范围发生变化。   
    3. 对于正交编码、如果输入磁场远大于工作阈值、结果将更加可靠。  鉴于这种情况、将有助于将传感器放置在靠近旋转磁体的位置。  对于2D 锁存情况、考虑两个场分量的场强非常重要。   
    4. 如果磁场在采样周期内高于工作阈值、双磁体装置应该能够检测轴速度。 如果平均幅度在采样时间内小于阈值、则不会触发。  对于 TMAG5110、感应带宽为40kHz、因此任何一个样本都占用25us。  通常、每个极点至少需要两个样本、因此磁场需要超过工作阈值至少50us。

    谢谢。

    斯科特