磁旋转编码器在电动执行器中的应用

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1、第29卷第4期2012年8月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityVOL29No，4Aug．2012文章编号：2095—1248(2012)04—0059—04磁旋转编码器在电动执行器中的应用庞杰，李德明，曾碚勇(沈阳工业大学信息科学与工程学院，沈阳110870)摘要：阐述了奥地利微电子公司生产的磁旋转编码器芯片AS5040的工作原理及使用方法。该芯片利用环形线性霍尔元件阵列和DSP技术相结合，实现了对外部磁场的非接触实时检测。该芯片还提供了多种

2、信号输出方式以满足不同应用领域的要求。关键词：线性霍尔传感器；非接触测量；DSP技术中图分类号：TN762文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2012．04．014MagneticrotaryencoderintheapplicationofelectricactuatorsPANGJie，LIDe—ming，ZENGPei—yong(SchoolofInformationScienceandEngineering，ShenyangUniversityofTech

3、nology，Shenyang110870)Abstract：ThepaperintroducesthemechanismandusesofmagneticrotaryencoderchipAS5040producedbyAustriaMicroSystems．ThechipuseslooplinearHallsensorarrayandDSPtechnologytoachieveanon—contactreal—timedetectionoftheexternalmagneticfield．The

4、chipalsooffersavarietyofwaystomeettheoutputrequirementsofdifferentapplications．Keywords：linearHallsensor；non—contactmeasurement；DSPtechnology在工业、农业、交通、军事、医疗以及人们日常生活等各个领域都存在着大量的旋转驱动的高精度角度、角速度测量需求。1J。在传统的应用中一般采用光电旋转编码器进行角速度测量，{日^光电旋转编码器属于高精度机电一体化产品，对使用环境

5、要求十分苛刻，为了使用光电旋转编码器还必须配套使用柔性联轴器，这就使得角速度检测系统的成本十分昂贵¨。J。针对这个问题，现在有了一个非常好的解决方案，就是采用非接触磁旋转编码器。1磁旋转编码器AS50XX系列产品是由奥地利微电子公司(Austriamicrosystems)开发的非接触磁旋转编码器芯片系列产品，它是利用一片粘贴在旋转物体转轴上的以径向方式充磁的圆形永磁体做媒介，当编码器芯片的上或下表面靠近永磁体且芯片的几何中心基本对准对永磁体的中心，即可对转轴进行非接触的实时角度测量，并将测量结果以

6、多种可选方式输出H“]。它的产品中最高的角度分辨率为5分16秒(12位分辨率，l／4096Ⅺ60=5分16秒)，最高的允许转速为10，000rpm／min。该产品的优点是完整的系统级芯片，同时提供串行输出、脉宽调制输出和增量输出，对使用环境要求极低，能够耐受磁铁的不准和气隙的变动，不必进行温度补偿。它还提供了一个内部的OTP存储区，使得用户可以根据需要对芯片进行应用编程来设置数据输出方式，检测精度和初始角度设置(系统无需机械角度校准)。这给芯片的使用带来了更大的便利。同时还具有高精度、低成本、低功耗

7、、体积小、抗干扰能力强等优点。本文介绍的AS5040(如图1)为该系列的中端产品，其角度分辨率为21分(10位)，最高的允许转速为10000rprn／min，工作温度范围一40～125℃，工作电压3．3V或5V。收稿日期：2012—05—02作者简介：庞杰(1965一)，女，辽宁沈阳人，副教授，主要研究方向：电子技术，E-mail：1246787752@qq．com。沈阳航空航天大学学报第29卷图1ASS040应用示意图2AS5040的工作原理AS5040的内部结构组要由4部分组成：2．1线性霍尔元

8、件阵列工作原理AS5040内部有一个由线性霍尔元件组成的环形阵列，用来感受芯片外部的磁场强分布。当一个磁铁位被置于芯片上方时，磁铁产生的磁场公使芯片内的环形线性霍尔元件阵列上的每一个单元上产生电压

9、7。各个线性霍尔元件单元上产生的电压的变化趋势正好体现了磁铁的磁场变化趋势[8柚]。当一个径向充磁的圆形磁铁被置于芯片上方时它的场强分布三维示意图如图2所示。图2磁铁场强分布示电图那么在环形线性霍尔元件阵列就会产生一个呈正弦曲线的电压分布曲线如图3所示。Verticalfi