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旋转编码器常见问题.pdf

旋转编码器常见问题

信控科技
2012-01-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《旋转编码器常见问题pdf》,可适用于IT/计算机领域

AS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof常见问题:磁旋转编码器IC一般性问题Q:芯片如果不能按预期工作我需要进行哪些测试才能找出原因?Q:可以在不编程的情况下使用旋转编码器芯片吗?Q:如何知道上电之后角度数据何时有效?Q:启动时间是否会随温度而改变?Q:不同类型的输出可用于哪些应用?Q:我可以利用数字输出驱动大于mA的电流例如驱动一个mA的LED吗?Q:为什么已存在下拉电阻还必须将PROG连接到VSS?Q:对准模式下限制数值是什么意思?Q:可以得到的最佳精度是多少?Q:可以得到优于度的精度吗?Q地利微电子可以校准芯片以实现最佳的精度吗?Q:数据资料中显示的误差曲线对于所有产品都是一样的吗?Q:编码器的重复性是指什么?Q:重复性怎样随着温度改变?Q:CSn引脚可以永久地连接到VSS吗?Q:角度数据采样与CSn是同步的吗?Q:奥地利微电子可以提供预先编程的定制化编码器吗?Q:编码器可承受的振动水平怎样?Q:怎样降低AS的功耗?磁铁相关问题Q:推荐的磁铁水平偏离容差是多少?Q:如果不能将磁铁对准在推荐的容差内会发生什么呢?Q:我可以将编码器IC安装在环形磁铁的周围吗?Q:怎样才能扩展磁铁的垂直间距?Q:如果在“绿色”(适当)范围之外使用传感器会有什么后果?Q:哪些类型的磁铁可以和AS配合使用?Q:在旋转轴内安装磁铁的时候需要注意什么?Q:为什么在移除磁铁的时候不能触发COF和LIN报警?Q:为什么即使移除磁铁时我仍可以得到随机的角度数据?Q:在什么磁场范围可以得到MagIncDec、LIN和COF报警信号?Q:如何分辨磁铁场强过弱(或丢失)与磁铁场强过强的情况?Q:要获得零位读数时磁铁要处于哪一个缺省位置?Q:磁编码器是如何做到对于外部磁场不敏感的?ASASAS磁旋转编码器产品系列常见问题wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:是否需要屏蔽传感器以避免外部磁场的影响?Q:BLDC电动机的强磁场转子磁铁会对编码器造成什么影响?Q:我可以将其它材料放置到磁铁和IC之间吗?Q:磁铁直径、厚度和形状的影响有多大?Q:芯片会受到强磁场的永久性损坏或毁坏吗?Q:芯片可使用的最小磁铁是多大?AS绝对输出Q:AS在绝对模式下也有滞回吗?Q:为什么即使磁铁没有移动有时绝对输出也不稳定?Q:当我将磁铁放在IC的背面时推荐的气隙是多少?Q:最高数据传输速率是多少?Q:我可以并行连接几个编码器并利用片选引脚进行选择吗?AS菊链模式Q:我怎样才能避免芯片偶而切换到对准模式?Q:我可以在菊链模式下同时测量几个编码器吗?AS增量输出Q:我无法得到增量输出脉冲它们均为。有什么错误呢?Q:为什么即使在恒定转速下增量脉冲宽度也是不同的?Q:虽然有步转为什么增量脉冲数还是?Q:如果磁铁方向偏离我会错漏脉冲吗?Q:为什么当AS与一个参考编码器进行比较时会出现漏脉冲?Q:我怎样使用增量输出进行速度测量?Q:我怎样才能降低增量抖动噪声?Q:当使用一个多极磁铁时我可以增加增量脉冲数吗?ASPWM输出Q:我怎样才能增加PWM输出的精度?Q:我怎样才能降低PWM输出的抖动噪声?AS高速运行Q:为什么绝对和增量模式下的最高速率是不同的?Q:为什么在较高的速率下周期和相位抖动会降低?AS无刷直流换向输出wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:我可以同时得到UVW、增量和绝对输出吗?AS模拟输出Q:虽然我可以读取串行角度数据但是为什么得不到模拟输出电压呢?Q:在模拟输出端只能得到波动的电压!有什么错误吗?Q:我如何对AS进行编程使它在原点位置提供VDD模拟输出?AS位绝对值串行输出Q:即使在高转速下我可以得到完整的位分辨率吗?AS编程Q:AS可以在V电源下进行“软”编程吗?Q:一旦器件进行了硬编程“零”位还可以修改吗?Q:我可以采用菊链模式编程多个器件吗?AS演示板问题Q:我可以将任何基于ASx的编码器连接到任何演示板上吗?Q:可通过哪些方式对AS系列旋转编码器IC进行编程?Q:为什么在编程操作期间会出现PWM频率突变?wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof一般性问题Q:芯片如果不能按预期工作我需要进行哪些测试才能找出原因?可以采取以下方法进行快速诊断:在V模式下:检查V电源是否稳定V电源是否稳定VDDV引脚是否安装了缓冲电容(µF)?在V模式下:电源引脚VDDV和VDDV是否接在一起并与稳定的V电源进行了连接?磁场是否在范围内(检查MagIncn、MagDecn或MagRngn输出)?在启动时PROG引脚是否与VSS连接(避免意外切换至对准模式对准模式仅用于测试目的)?检查PWM输出如果可用的话。是否随角度线性增加?在多数情况下通过以上方法可以解决问题。如果仍然无法奏效可尝试将编码器连接到任意ASx演示板上将你的组件选作外部编码器并用演示板软件测试你的设置。(欲了解更多信息可参见ASx演示板操作手册)Q:可以在不编程的情况下使用旋转编码器芯片吗?可以!不校准或编程芯片同样可以使用。缺省(未编程的)设置可以满足绝大多数应用。Q:如何知道上电之后角度数据何时有效?上电时芯片将运行一系列的补偿算法并设置OCF(偏差补偿完成)状态位。如果只使用了增量输出那么输出A=B=Index将一直为高直到芯片完成上电过程(CSn必须为低)为止。如果CSn在上电时为高那么输出A=B=Index将一直为高直到上电完成并且CSn被拉低为止。硬件引脚的状态如下:MagINCn:未定义MagDECn:未定义ALSBU:高(见数据资料)BDirV:高(见数据资料)IndexW:高(见数据资料)PWMLSB:标准PWM信号、脉冲宽度直到上电延迟(tPwrUp)结束后才可用Q:启动时间是否会随温度而改变?启动时间随温度或电压变化的波动很小。规格指标tPwrUp(ms)在全温范围内有效。如果希望缩短启动时间你可通过SSI接口的串行比特流查询OCF状态位。一旦OCF为高启动便已经完成并可使用芯片。(还可参考Q:如何知道上电之后角度数据何时有效?)Q:不同类型的输出可用于哪些应用?增量输出(适用于AS和):增量输出经常用于只需要增量信息的中、高速应用。在上电时无法得到绝对角度位置。为得到绝对位置编码器首先需要转至原点(或零位)该位置会产生索引脉冲离开这个参考位置时通过计数脉冲个数获得绝对位置信息。相比之下AS编码器可提供绝对输出信息角度位置在上电后即可使用。无需进行器件归零。为了读取绝对位置用户可以从若干输出格式中选择最适合特定应用的类型:串行输出(SSI)(适用于AS):这个输出适用于快速数据传输它需要个信号:片选、时钟和数据输出。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof这种输出类型也可用于读取菊链模式下通过单个线接口连接的多个器件。模拟输出(适用于AS):这一“传统”输出类型已应用了几十年。该输出仅需要一根线(模拟输出)输出电压与磁铁的转角成正比。例如它可用作电位器的无接触式替代品。PWM输出(适用于AS):与模拟输出类似该输出仅需要一条线(PWM输出)来传输信号。但绝对角度信息采用时域(脉宽)方式而不是信号幅度(电压)因此其在电气噪声环境中非常坚固可靠。UVM输出(适用于AS):无刷直流电机通常使用个常规的Hall开关安装在磁性转子端点附近的PCB上为电机控制器提供换向信息。AS可以模仿这些信号并替代个Hall开关。在这一模式下PWM输出变为增量脉冲输出并且除了提供绝对串行输出外还可提供UVW信息。因此AS既是一个绝对和增量编码器同时也是一个换向开关。它能够提供绝对信息并具有零位编程功能从而可优化换向操作以实现扭距的最大化。Q:我可以利用数字输出驱动大于mA的电流例如驱动一个mA的LED吗?数据资料规定的驱动能力是相对VOL和VOH电平而言的。你可以源出吸入更大的电流但可能不能继续维持VOH和VOL电平。Q:为什么已存在下拉电阻还必须将PROG连接到VSS?不是必须要将PROG引脚连接到VSS。你可以让它保持开路。然而如果该引脚接有一根长线或长电缆它可能会拾取串扰信号从而不能一直保持低电平。这增加了芯片可能意外切换到对准模式的危险(在CLK的下降沿时PROG=高)。因此不使用该引脚进行编程时推荐将其接地。Q:对准模式下限制数值是什么意思?这是一个内部值应该当作一个参考值。请记住气隙、磁铁的强度和尺寸都会产生影响。数值是指采用推荐磁铁(NdFeB∅mmxmmMNH)并且气隙间距取为约mm典型值时的参考值该气隙间距位于推荐间隙范围(~–mm)的中间。理想情况是使磁铁对中不管实际值是多少都应该使一整圈内的最大读数和最小读数之差尽可能小。注意:限制数值适用于AS。AS的限制数值为x=因为它的分辨率是AS的倍。Q:可以得到的最佳精度是多少?首先精度不应该与分辨率混淆。实际上这两者之间没有必然的关系。分辨率是每圈的步长数(如、)。精度是指一整圈内指示的角度与实际角度在最坏情况下的偏离程度(例如±°)精度又分非校准精度和校准精度。校准是一个耗费时间和成本的过程因为需要将编码器组件的测量数据与给定的精密参考设备(例如≥位的光学编码器)进行比较。因此AS系列编码器的设计目的是在不进行校准的情况下得到尽可能高的精度。我们的编码器的非校准精度也可称为“现货”精度在磁铁对中时优于±°。该精度足以满足大多数情况的要求。当然你仍然可以增加一些外部校准校准参数存储在外部存储器或微控制器上以进一步提高编码器的精度。在这种情况下精度从根本上受限于校准系统的精度。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof可得到的最高精度受编码器转换噪声(=抖动)的限制。缺省情况下AS的转换噪声(rmsσ)为°AS均为°(快速模式)和°(慢速模式)。在上述情况下通过数字滤波(取平均值)可进一步降低转换噪声。现在假设我们进行了完美的校准我们的理论精度为±°。还有什么其它限制呢?a):量化误差这是由ADC有限的步长造成的。换句话说由于编码器数字步长响应的限制精度只能在±½LSB以内。对于位AS这对应±°对于位AS这对应±°即使进行了完美的校准误差也不会比这个数值更低。b)转换噪声每个ADC都有转换噪声这是两个邻近读数间的抖动。转换噪声的峰峰值约为LSBAS为~°pp而AS在慢速模式下为~°pp。该值叠加在量化误差上。可以通过限制带宽来降低转换噪声即利用数字取平均方法降低有效采样率来实现。Q:我可以得到优于度的精度吗?如Q:“可以得到的最佳精度是多少?”所述位的编码器(AS)通过较好的校准和最终的数字取平均方法可以得到~°的精度。然而这个值未考虑c)温度温度变化会引起额外的误差。我们可以在片内补偿磁铁的温度效应这就是为什么我们不需要存储任何磁铁温度系数(线性Hall传感器有该要求)但是芯片本身的温度也会影响精度。在整个温度范围内AS系列均可实现卓越的性能但与其它模拟电路一样你绝不能完全忽视它的影响。测试表明在正常工作温度下影响极小。只有在极限温度下尤其是在°C左右精度有可能出现~±°的变化但是没有普遍规则表明对于所有工艺条件和产品批次来说哪个温度是好的哪个温度是不好的。这在数据资料中也有所说明在室温下精度(参数INL)为±°。在全温范围内精度为±°这包括了温度变化造成的±°额外误差。为消除这种额外误差必须评估传感器的温度漂移。这可能是一项耗费时间的工作而且实际上只能在几个有限的温度下实施评估(如最低和最高工作温度以及室温)。Q:奥地利微电子可以校准芯片以实现最佳的精度吗?这个问题的回答可以是肯定的也可以是否定的。否定的回答是因为在没有磁铁的情况下校准芯片没有什么意义。校准只对完整的组件才有意义。此时给定磁铁在给定的温度下和给定(非)对准程度下与芯片作为一个整体进行校准。因此在芯片级无法完成校准。肯定的答案是因为AS系列可以提供所谓的“点校准”即“零位编程”。一旦你完成了零位编程你就获得了非常精确和可重复的点实际偏差在±LSB以内。同样这也只能在组装的最后环节完成。零位编程本身必须由用户完成但是数据存储在芯片上。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof这种做法很有用因为有些应用中传感器可能是独立使用的并没有控制器(例如增量、PWM或模拟输出应用)。Q:数据资料中显示的误差曲线对于所有产品都是一样的吗?磁旋转编解码器的绝对误差取决于几个因素主要因素是芯片内部的正弦和余弦路径的振幅和偏移匹配度。正弦和余弦信号路径间的相位误差对总误差也有影响但由于采用了平行信号处理AS系列编码器可以忽略此影响。误差曲线包括一个基本(f)函数和一个二次(f)函数。该模式在每次旋转时不断重复但每个器件之间不一样。因此数据资料显示的曲线(见注释)仅仅是误差曲线的一个示例。每个器件之间的偏移及增益匹配都不相同误差曲线也不相同。Q:编码器的重复性是指什么?重复性为±½LSB。位和位编码器均适用此指标。换句话说AS具有±°的重复性而AS具有±°的重复性。这不受磁铁安装位置和温度的影响。在特定的安装位置(对准或偏离)和特定的温度下重复性为±LSB。这要求磁场强度处于规定的范围内。较弱的磁场会导致更多的噪声因此重复性可能变差。Q:重复性怎样随着温度改变?重复性不会随温度改变但是INL(或精度)会受温度影响。在°至°的温度范围内INL的变化量可达±°。这意味着如果你不移动磁铁而只是调节温度的话角度指示会有±°的变化。然而在特定温度下INL同样是可重复的而且可以很好地利用校准进行补偿。Q:CSn引脚可以永久地连接到VSS吗?这取决于你使用的输出形式:若使用PWM输出或模拟输出你可以将CSn永久连接到VSS若使用增量输出CSn必须连接到VSS(至少一个短脉冲)若使用串行输出CSn被用于锁存新的测量数据必须根据数据资料中的时序图来相应设置。Q:角度数据采样和CSn是同步的吗?不是。编码器芯片以kHz(ASAS在快速模式下)或kHz(AS在慢速模式下)的采样率持续测量磁铁的角度并在每一次测量后更新内部寄存器。CSn的下降沿可将数据锁存到串行移位寄存器内。这意味着CSn变低以后你无需等待测量完成可在ns(tclkFE)后立即开始读取数据。Q:奥地利微电子可以提供预先编程的定制化编码器吗?原则上每年用量大于万的话应该可行。定制的器件需要有独立的标记和器件编号以避免与现有的ASSP产品相混。客户需要决定为文件、器件认证和库存等付出的额外费用是否值得。经验告诉我们在很多情况下芯片编程需要组装完成(如零位编程)后进行并且要求该步骤可以轻松集成到常规产品测试中。强大的SDK(软件开发套件)有助于将编程操作快速简便地整合到客户的测试软件中。Q:编码器可承受的振动水平怎样?振动不是问题。使用AS系列磁旋转编码器IC的最大好处之一是它们采用标准CMOS工艺生产。因此无需额外的后期处理而且IC封装内没有机械运动的元件。因此可以断定它能够承受与其它“普通”IC同样的振动水平。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof当产生巨大的振动时这些应用最大的问题并不是旋转编码器IC本身而是其它可能造成问题的因素。这些因素包括:•质量较大的元件如带有中心连接器的电解电容或安装在转轴上的传感器磁铁。•没有正确安装的话经历大幅度振动后两者都有可能脱落。编码器IC封装(SSOP)的质量不大并用很多引脚进行焊接因此振动有可能造成脱开。你同样也可以检查磁铁与IC的对准度是否受到了振动的影响。建议将磁铁的中心对准在以IC中心为参考点半径为mm的区域内。Q:怎样降低AS的功耗?该系列编码器的典型功耗为mA。如果你的应用不需要连续读取编码器数据则AS可以工作在间歇模式下。该操作过程如下:•为芯片提供电源(V或V)。电流消耗将在mA左右。•等待芯片完成一次测量。你可以等待tpwrup(ms参见数据资料)结束也可以查询串行数据的OCF状态位。当OCF置为高时角度数据有效。•断开芯片电源电流消耗降为零。•等待预先规定的一段时间(取决于具体应用要求)•重复该循环总的电流消耗将为:offononnomavgtttII∗=其中:Iavg=平均电流消耗Inom=电源接通状态的标称电流消耗(典型值mA最大值mA)ton=传感器的工作时间(最小ms取决于产品和模式)toff=传感器的断电时间(取决于具体应用要求)磁铁相关问题Q:推荐的磁铁水平偏离容差是多少?推荐的磁铁位置是:旋转中心、磁铁中心和IC中心在一条垂直线上。数据资料给出的规格参数(除非另行说明)给出了一个距离IC封装中心半径为mm的芯片水平偏离容限。这包括了硅片在塑料封装内的放置偏离误差最大为±mm。因此如果磁铁可以与硅片对中(例如使用对准模式或安装一个裸片)时偏离容差将更宽即半径为mm。Q:如果不能将磁铁对准在推荐的容差内会发生什么呢?磁铁在X和Y方向产生对中偏离时会影响精度(实际位置与指示位置相比较)。如果磁铁中心对准IC封装中心则完全可以保证精度(±度)。该数据来自于芯片内部正弦和余弦通道的振幅、相位和偏移的匹配程度并考虑了塑料封装内硅片的布局容差。如果偏离程度超出此范围芯片仍可正常工作但精度会下降。在实际情况下±mm的偏离半径和整个温度范围内最大的INL为±°。考虑到整个°至°C温度范围有±°的漂移室温下半径为±mm的偏离范围内精度将为±°。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:我可以将编码器IC安装在环形磁铁的周围吗?遗憾的是ASxx旋转编码器不能离轴安装。转轴的中心必须在IC中心的上方如产品演示文档和数据资料所示。这是因为编码器是一个使用垂直方向磁场的绝对测量系统并且芯片必须可以“看到”整个磁铁以确定精确的绝对位置。Q:怎样才能扩展磁铁的垂直间距?至mm的垂直间距是采用参考磁铁(NdFeBNH,d=mmh=mm)时的间距范围。此间距指明了磁铁处于至mT“绿色”范围的界限。你可以通过使用更强或更弱的磁铁来改变该范围。实际上长达~mm的垂直间距也可以得到“绿色”磁场范围。Q:如果在“绿色”范围之外使用传感器会有什么后果?芯片可继续工作即使磁场已经超出范围。然而由于弱磁场下噪声更高抖动将会增加(=磁铁静止位置的最小/最大读数)。对绝对测量来说可以通过取几个后续读数的平均值来降低这种抖动。数字串行输出和PWM输出将始终工作不受磁场强度影响。但AS在“红色”磁场范围时会关闭模拟输出。通过OTP编程可禁止该安全功能(参见AS数据资料)。Q:哪些类型的磁铁可以和AS配合使用?你需要一个径向磁化的(俯视:左侧右侧)双极磁铁而且其转轴需对准IC中心。不可使用极性分布在顶部和底部的磁铁或者多极环形磁铁。我们推荐使用稀土磁铁如钕铁硼(NdFeB)或钐钴(SmCo)磁铁。Q:在旋转轴内安装磁铁的时候需要注意什么?在轴内安装磁铁的方法取决于轴的制作材料。如果是非磁性材料那么磁铁可以直接插在轴内。通常情况下这可以通过将磁铁按入轴内一个紧密、同心的孔内实现。因为磁铁旋转角度通常不需要调整(这可以通过软件零位编程实现)所以圆柱形磁铁更加容易处理。有时也可使用一些粘合剂但仅用于孔与磁铁严密配合的情况下。如果是磁性轴(如铁轴)轴的铁磁材料将使插入的磁铁的磁场线形成“短路”。这会减弱磁铁并要求磁铁必须更加靠近IC。在这种情况下更好的方法是磁铁不要直接插在轴中而是使用非磁性材料(如塑料、铜等)将其与磁性轴隔开。换句话说将非磁性隔离物插到磁性轴内并将磁铁插入隔离物内。该隔离物必须足够厚以使磁铁和磁性轴隔离。大于mm的隔离距离就足够了。隔离距离越大磁性轴的影响就越小。另一个考虑是环境温度范围。由于磁性轴会随温度变化而膨胀或收缩用户必须确保磁铁的位置足够稳定。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageof不同转子材料的磁场线分布:左:将磁铁直接插入磁性转子轴:不推荐磁场线在轴内汇聚。中:将磁铁直接插入非磁性轴:推荐转子材料没有影响。右:磁铁与磁性轴之间通过非磁性材料隔开推荐。Q:为什么在移除磁铁的时候不能触发COF和LIN报警?对AS来说COF和LIN报警只有在磁场太强的时候才会触发。磁场太弱时这些位不会置位。AS可以通过编程使LIN位在磁场过强或过弱的时候都可以置位。AS在缺省情况下使能LIN报警功能无论磁场过强还是过弱。只有当超强的外部磁场引起太强的磁场时COF报警才会置位。使用AMS参考磁铁在正常工作情况下不会触发这种报警。Q:为什么即使移除磁铁时我仍可以得到随机的角度数据?当磁场不存在时Hall传感器仅会拾取噪声。在这种情况下编码器会显示随机信息。然而MagIncMagDec状态位会清楚地指明超范围状态。这种情况下有意不禁用数字输出因为有些用户会在较弱磁场环境下使用编码器有时会使用额外的外部数字滤波(取平均值)在这种极端条件下使用传感器IC仍可得到可以接受的结果。Q:在什么磁场范围可以得到MagIncDec、LIN和COF报警信号?如果磁场介于至mT则不会设置报警位。这属于“绿色”范围AS应该工作在该范围内。采用推荐的磁铁(NdFeB∅mmxmmNH)时该磁场范围对应于芯片表面与磁铁表面之间大约至mm的气隙。如果磁场低于mT或高于mT状态位MagInc和MagDec均被置位。MagIncMagDec报警位置位而LIN报警位没有置位时对应的磁场范围称作“黄色”范围。在黄色范围内AS仍可工作且有很好的性能表现。LIN(线性)大于mT时所有编码器都将触发此报警信号。此外当磁场太微弱时AS也将设置LIN报警(当磁铁和IC之间气隙大于~mm时)。MagIncMagDec位和LIN报警位均被置位时对应的磁场范围称为“红色”范围。在红色范围内尽管芯片仍然可以使用但可能产生更大的线性误差。COF(Cordic溢出)在磁场大于~mT时被置位。一旦COF报警置位角度数据就不再有效。COF位在正常工作时不会置位仅当磁场强度比正常范围大很多时才可以置位。你可以通过将磁铁调整至推荐的气隙范围或者可能的话移除所有外部磁场来解除这些报警。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:如何分辨磁铁场强过弱(或丢失)与磁铁场强过强的情况?“红色”范围(参见Q:在什么磁场范围可以得到MagIncDec、LIN和COF报警信号?)无法分辨过弱和过强的磁铁。但是可以通过其它途径分辨出来:)检查SPI接口的波动情况:如果磁场过弱就会存在更多噪声从而导致SPI接口的角度信息产生波动。如果没有磁铁则波动最大。如果磁场很强则SPI角度信息将稳定在LSB以内。)选择强度不是过大的磁铁或者使磁铁的间距足够大从而确保不会产生磁场“过强”报警。客户必须对此情况进行验证采用这种配置时除非在故障情况下通常也不会生成“过低”报警。)切换至对准模式:在没有磁铁时对准模式下的读数接近于零(只有噪声)。但是在磁铁完成一整圈旋转的过程中读数必须都接近于零因为偏离磁铁在某些特定角度下也可能存在读数接近于零的状况。)检查步方向模式下的增量输出与上述第)点类似可以使用一种根本无需使用SPI接口的方法。此外也可以在电动机旋转时应用这种方法:I)将AS置为“步方向”增量模式既可通过用户OTP编程实现永久性设置也可临时性设置II)监测增量输出信号BDirV。在“步方向”模式下此信号指示旋转方向。顺时针旋转时此信号恒定为高逆时针旋转时此值恒定为低。在磁铁不旋转时此值保持在磁铁停止前的最后个设置值。在正常运行中如果磁铁安装正确此信号只有在旋转方向逆转时才会改变状态。但是在没有磁铁的情况下编码器将只能测量到噪声从而导致增量输出发生波动。因此当增量输出信号BDirV在短时间(例如在几毫秒内)内反复改变状态时则明确表明磁铁缺失或磁场非常微弱。也可以在转子旋转时使用这项试验因为信号BDirV将根据旋转方向而始终显示恒高或恒低。如果固定磁铁的电动机轴沿同一方向旋转且信号BDirV发生波动这就是磁铁遭到破坏或已经脱落的明确信号。Q:要获得零位读数时磁铁要处于哪一个缺省位置?磁铁的位置必须让磁极之间的中心线与IC的长侧平行(平行于引脚排)且北磁极朝向引脚方向南磁极朝向引脚方向。Q:磁编码器是如何做到对于外部磁场不敏感的?磁编码器对于外部磁场不敏感有几个原因。主要原因是使用了横向Hall元件以及差分测量技术。横向Hall元件只对与芯片表面正交的磁场敏感。它对水平平面内的磁场不敏感。差分测量方式只能测量出方向相对的Hall传感器对的磁场差别。外部直流磁场将影响到绝对磁场但不影响Hall传感器对所检测的差分磁场。此外Hall传感器的灵敏度不太高这也使其对外部磁场的敏感度较低。由于编码器运行在靠近磁铁的位置传感器磁铁(所要求的)磁场在芯片表面已经相对较强不容易被外部磁场干扰。实际上为了实现数据资料中规范的性能总磁场(永久性磁铁外部干扰磁场)不应超过mT。超出这个范围时芯片也可以良好运行但由于饱和效应的影响输出的线性度可能降低。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:是否需要屏蔽传感器以避免外部磁场的影响?通常不需要进行磁性屏蔽因为AS能够补偿外部磁场的影响。在存在极强的外部磁场时如果要求传感器提供很高的精度则通过使用诸如铁磁性金属片来提供磁性屏蔽当然是一个好主意。Q:BLDC电动机的强磁场转子磁铁会对编码器造成什么影响?AS系列磁旋转编码器IC能够非常坚固地耐受外部磁场的影响即使是来自无刷直流电动机的强大磁场。由于磁铁编码器组件安装在转子轴的末端编码器IC与BLDC转子磁铁之间通常存在一段厘米或更大的间距。实际上并不要求进行特殊的校准或提供磁屏蔽。Q:我可以将其它材料放置到磁铁和IC之间吗?铁磁性材料(例如铁、钴或镍)会起到磁场汇聚器的作用并在材料内传输绝大部分的磁场。因此它们的加入会阻碍磁场所以应当予以避免。顺磁性材料(例如铝)或反磁性材料(例如铜)只会轻微地减弱磁场或根本不影响。这些材料可以应用在磁铁与编码器IC之间。所以这取决于材料的磁性性质。不锈钢通常具有顺磁性因此可以毫无问题地应用于传感磁铁与编码器IC之间。但是某些不锈钢的成份属于磁性材料因此应避免使用。一般说来如果在芯片表面处可以设法获得适当的磁场强度(状态指示引脚MagInc=MagDec=)则可以在磁铁与IC之间放置任何材料。对于弱磁性材料来说可能不得不使用较强的磁铁来获得适当的磁场强度(m至mT)。即使超出推荐的磁场范围时芯片仍能继续运行但其精度有所降低。另一个必须予以考虑的问题是速度。高速旋转运动的磁铁会在磁性材料内产生涡流而涡流有可能导致磁场畸变。这种效应会降低精度。Q:磁铁直径、厚度和形状的影响有多大?AS芯片的Hall传感器分布在半径为mm的圆周上。因此只有与此圆周垂直的磁场才被检测。对于径向磁化的磁铁磁场在中心处为零并沿每个磁极方向线性增大。在靠近磁铁边缘处通常达到最大值。因此较小体积的磁铁在这个距中心点mm半径的圆周上产生的磁场大于较大体积的磁铁。也就是说较大体积的磁铁必须磁场较强或者距芯片较近才能达到推荐的磁场强度。另一方面较大的磁铁允许较大的安装偏离范围因为磁场强度随着距中心点距离变大而线性增加的线性区域也更大。也可以使用非圆形的磁铁例如正方形磁铁但这些磁铁的性能只等效于其最小尺寸的性能。例如mm正方形磁铁的性能只与mm圆形磁铁一样好但所占空间是圆形的倍。磁铁的厚度对于编码器性能的影响较小。较厚的磁铁允许编码器与磁铁之间留出更大的气隙。Q:芯片会受到强磁场的永久性损坏或毁坏吗?不会!AS芯片采用了常规的CMOS制程并未采用其它的磁场汇聚材料。即使非常强的磁场也不会损坏芯片。Q:芯片可使用的最小磁铁是多大?我们推荐采用mm直径的稀土磁铁(NdFeB或SmCo)因为这种磁铁能够在尺寸、垂直间距和水平偏离度容限方面获得良好的权衡性能。您也可以使用更小的磁铁(小到mm)但却会失去偏离度方面的自由度。较大直径的磁铁所允许的水平偏离度容限大于较小直径的磁铁但也要求更强的磁场以保持较强的差分信号。即使磁铁没有对准芯片仍然能够工作但精度会降低。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofAS的绝对输出Q:AS在绝对模式下也有滞回吗?没有只在增量模式下启用滞回以避免磁铁停留在一个跳变点时两个位置之间出现抖动。对于绝对模式如果需要用户可以通过软件引入滞回。Q:为什么即使磁铁没有移动有时绝对输出也不稳定?会出现这种情况尤其是当磁铁停留在两个值之间的一个转换点时。由于转换噪声的缘故绝对输出读数可能会出现抖动。你可以通过对读数取平均值来减少转换噪声和抖动。你取平均的采样数越多产生的抖动将越小但是这也将降低你的最高速率。你还可以通过软件引入一个滞回来避免抖动。当V电源不稳定时例如VDDV引脚未通过一个电容进行缓冲时(参见数据资料了解V和V模式下电源引脚的正确连接)也会产生角度数据超过几度的类似不稳定结果。Q:当我将磁铁放在IC的背面时推荐的气隙是多少?你还可以参考数据资料末尾的封装图纸和标记一节。封装厚度(符号A)是mm±mm所以硅片的表面离封装底部的距离为=mm。使用推荐的磁铁(NHNdFeB∅mm×mm)时MagIncMagDec输出为“绿色”(在适当范围内)所推荐的气隙距离上表面mm离芯片表面约为mm。对芯片背面来说这意味着芯片背面的磁铁推荐的气隙为(mm至mm)mm=≤mm。值得注意的是当你把磁铁安装在芯片背面时所指示的旋转方向就会改变。你可以通过软件进行外部校正或通过设置OTP寄存器中的CCW位在内部实现校正该设置将取反旋转方向指示。Q:最高数据传输速率是多少?使用短线时最高时钟速率是MHz它可以实现每秒超过,的角度读数。然而使用长线时由于电缆存在容性和感性阻抗该时钟速率可能会下降。参见应用笔记AN:长线上的数据传输Q:我可以并行连接几个编码器并利用片选引脚进行选择吗?是的你可以这样做!你可以同时并联所有DO和CLK信号并利用引脚CSn上的低电平信号选择独立的编码器。AS的菊链模式Q:我怎样才能避免芯片偶然切换到对准模式?在菊链模式下PROG连接到下一个编码器的DO。当CSn为高时DO切换到三态而引脚PROG的内部下拉电阻将把三态DO输出拉到低。这样当CSn变成低时PROG为低。由于对准模式要求在CSn的下降沿时PROG为高所以上述情况不会切换到对准模式。为了避免“高”奇偶位将链中的下一个器件切换到对准模式奇偶性总是跟随一个低信号(参见数据资料中的菊链时序图)。wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:我可以在菊链模式下同时测量几个编码器吗?是的。在菊链模式下来自链中的每个编码器的角度数据在CSn的下降沿同时锁存。在下一个CSn下降沿之前锁存的数据一直被冻结。所以菊链模式下同步输入微控制器的数据速率无关紧要。接收的数据代表来自链中的每个器件角度的同步“快照”。但存在一种轻微的不规则性:由于各传感器都运行于一个内部振荡器上与CSn并不同步每个传感器测量之间的非同时性可能在一个采样周期(μs或μs)内。AS的增量输出Q:我无法得到增量输出脉冲它们均为。有什么错误呢?上电时如果引脚CSn为高则增量输出为锁定状态。这一特性允许外部控制器只有在它们准备好接收数据时才激活芯片。要开始发送脉冲引脚CSn必须被拉低(短脉冲或永久拉低)。引脚CSn还可以在上电时始终连接VSS。在这种情况下一旦内部启动完成AS可以立即产生脉冲。Q:为什么即使在恒定转速下增量脉冲宽度也是不同的?可以在增量输出中观察到周期和相位抖动这是由系统的整体噪声引起的。该噪声源来自于Hall元件、前置放大器和ADC。这种电压噪声被CordicDSP转换成角度噪声或所谓的转换噪声。转换噪声为°rms(σ)。一个σ(°)的值包括统计角度上的所有读数。转换噪声总是°rms与所选择的增量分辨率无关。因此相对周期和相位抖动将随分辨率的下降而减少。也可以参见Q:为什么在较高的速率下周期和相位抖动会降低?Q:虽然有步长转为什么增量脉冲数还是?增量脉冲是由位系统的个绝对位置产生的。你需要个绝对步长来解码一个双通道增量信号:示例绝对步长绝对代码通道A通道B步长步长步长步长与步长相同与步长相同与步长相同与步长相同依此类推…增量脉冲每个绝对代码重复一次:例如编码、、、……产生同样的增量信号(A=B=)。因此正交脉冲数为:绝对步长数为了解码一个单通道增量信号(如步方向模式)只需要两个绝对步长:绝对步长绝对代码通道A通道B步长步长与步长相同与步长相同与步长相同与步长相同依此类推…这个通道的状态将取决于旋转方向:顺时针=逆时针方向单通道增量脉冲每个绝对代码重复一次:例如编码、、、……产生同样的增量信号(A=)。因此单通道脉冲数为:绝对步长数wwwplcworldcnAS磁旋转编码器产品系列常见问题RevisionAwwwaustriamicrosystemscomPageofQ:如果磁铁方向偏离我会错漏脉冲吗?磁铁偏离只会影响精度不会影响编码器IC的分辨率。你总是可以得到个绝对位置而“不会错漏脉冲”即使磁铁没有很好地对中。Q:为什么当AS与一个参考编码器进行比较时会出现漏脉冲?如果高速下AS增量输出与实时光学参考编码器进行比较编码器似乎不能提供正确的脉冲数。这些“漏”脉冲是由传输延迟引起的:在增量模式下该延迟为μs。这意味着可以得到一个正确的脉冲数但是它可能要花多达μs直到“漏”脉冲由插补器合成为止。因此当用一个实时参考编码器触发脉冲计数器时就可能看似出现了漏脉冲但实际上只是μs滞后产生的假象。μs内的脉冲数可以计算如下:(rpm*)*μs*(pulsesperrev)=rpm*(对个脉冲)确定是否有漏脉冲的最好方法是计数一个(AS)索引脉冲至下一个索引脉冲间的脉冲数。这些脉冲必须总是相同的而与高达,rpm或更高的速率无关。Q:我怎样使用增量输出进行速度测量?一般情况下可以通过测量一个增量脉冲的脉冲宽度来实现速度测量。然而由于转换噪声的缘故单个脉冲无法给出足够的精度。因此这种测量方法需要对一个以上的脉冲取平均值。取平均的脉冲数越多转换噪声和脉宽抖动的影响就越小。对四个脉冲取平均值可以使噪声降低dB或。有几种方法可做到这一点:•测量几个脉冲并进行数字平均。当被测速率在较宽的范围内变化时这种类型的测量方法很有用因为它总是采用规定的脉冲数进行平均。•在一个给定的时间窗口内计数脉冲个数。这种类型的测量方法非常简单并容易完成然而它必须适应速度的要求例如低速时给定时间窗口内的脉冲数可能太少而高速时窗口

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