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Drehwinkel Sensoren
Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip.
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen
| Seriell SSI | Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie |
| PWM | erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung |
| I2C | direkte Schnittstelle zum Microcontroller |
| Analog | kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen |
| Inkremental | klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich |
| BLDC | erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden |
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373
8Bit - AS5030
Features
- 360° contactless angular position encoding
- 2 digital 8-bit absolute outputs:
o serial interface and
o pulse width modulated (PWM) output
- User programmable zero position
- High speed: up to 30,000rpm
- Direct measurement of magnetic field strength allows exact determination of vertical magnet distance
- Serial read-out of multiple interconnected AS5030 devices using daisy chain mode
- Wide magnetic field input range: 20 ~ 80mT
- Wide temperature range: -40°C to 125°C
- Small Pb-free package: TSSOP-16
Anwendung
- Contactless rotary position sensing
- Rotary switches (human machine interface)
- AC/DC motor position control
- Robotics
- Encoder for battery operated equipment
Links
- Produkt Homepage AS5030 - austriamicrosystems
- AS5030 Board - by www.jtronics.de (2010)
10Bit AS5040
Features
- Contactless high resolution encoding over a full turn of 360°
- Flexible system due to user programmable incremental output modes:
o 10-, 9-, 8- or 7-bit user programmable resolution
o Quadrature A/B and index output signal
o Single channel output and direction indication
o U-V-W commutation signals for brushless DC motors
- Absolute angular position mode:
o 10-bit resolution providing 1024 absolute positions per 360° (step size ~ 0.35°)
- Synchronous serial interface (SSI) output for absolute position data
- Pulse width modulated (PWM) output, duty cycle proportional to angle
- User programmable zero and index position
- Failure detection mode for magnet placement monitoring
- Rotational speeds up to 10,000rpm (incremental output)
- Push button functionality detects movement of magnet in Z-axis
- 2 supply voltages: 3.3V or 5.0V
- Wide temperature range: -40°C to 125°C
- SSOP-16 package: 5.3mm x 6.2mm
Benefits
- World’s smallest multiple output rotary encoder
- Tolerant to magnetic source misalignment
- Failure detection feature
- Complete system-on-chip:
o Flexible system solution provides absolute, incremental and PWM digital outputs simultaneously
o Minimum number of external components needed
- Serial read-out of multiple AS5040 devices using daisy chain mode feature
- Ideal for applications in harsh environments due to contactless position sensing
Anwendung
- Industrial applications such as:
o Robotics
o Motion Control
o Brushless DC motor commutation
o Power tools
- Automotive applications:
o Steering wheel position sensing
o Transmission box encoder
o Headlight position control
o Power seat position sensing
- Replacement of optical encoders
- Front panel rotary switches and potentiometers
Links
- Produkt Homepage AS5030 - austriamicrosystems
Siehe auch