一种创新的电感式位置感测法

【导读】精密的自动控制系统需要精确的位置测量，尤其是在机器人等工业应用中，要实现精确的电机控制，需要高度精确的测量。感应式编码具有高精度、高稳定性和其他具吸引力的优势。

安森美(onsemi)开发了一款全新旋转式工业位置传感器，结合了高精度、高速度和高稳定性——将电感式位置感测提升到一个新的水平，适用于工业应用。这创新方案采用了专利的电感式传感器设计技术，使其能够提供比其他电感式位置传感器更高的精度。

图1.工业产品线上的机械臂

安森美的新型双电感架构是一种可以用于各种机械测量的通用方法。主要用于感知旋转位置（和速度），该技术可提供20-bit的分辨率。各种传感器尺寸选项配置可供选用于许多不同的应用。

使用一个38 毫米传感器在 6,000 RPM 转速时能达到 +/-50 角秒的精度。在牺牲些许精度的情况下，NCS32100可支持高达100,000 RPM的转速。

电感式传感器不易受各种污染或干扰影响，包括液体、污垢和灰尘、磁场、EMI和强烈振动。NCS32100也不易受机械振动的影响，可以区分转子到定子的平移和转子到定子的旋转。例如，它可以区分旋转运动（被测量）和X、Y或Z轴的振动（可以根据需求剔除）。

NCS32100提供高集成度，这使其成为简单且易于使用的解决方案。它包含一个带有闪存以存储配置设置的Arm? Cortex?-M0+处理器。它还带有一个集成的以及能够快速自我校准的程序（以尽量减少生产停机时间），使其能够补偿PCB的不对称性。只需要转子转动，就可在2秒内完成这种校准。它有一个易于使用的编程界面，可结合各种传感器和PCB使用，实现不同设计、形状、尺寸和外形因素，以获得最大的设计灵活性。

该方案可以直接以数字的格式输出位置和速度，不再需要从原始模拟信号中推导出这些信息。NCS32100可以减少所需的其他元件数量，以及设计时间和风险。基于NCS32100的方案可以用12个元件完成，而类似的38mm光学编码器则需要100多个元件。对比这两种解决方案，基于NCS32100的传感器可减少一个数量级的BOM。

图2. 双电感旋转式位置传感器

灵活的机械规格允许在实际条件下实现+/-50角秒的精度。例如，在NCS32100参考设计中，转子到定子的气隙为0.1mm到0.5mm，转子到定子的倾斜度不超过0.5度，这也是完全可以接受的。除了参考设计提供的0.1至0.5mm之外，传感器可以实现不同的气隙，1mm是一个常见的典型气隙。此外，自我校准不需要参考编码器；只需确保转子转速在100 RPM和1,000 RPM之间。

高度的可配置性使其能够与各种PCB传感器一起使用，使终端用户能够配置和差异化其解决方案。

NCS32100的前端有一个自动增益放大器（AGC）和一个集成模数转换器（ADC）。集成的Arm? Cortex?-M0+微控制器包括非易失性闪存（NVM）和一个用于与主处理器通信的可配置接口。

设计人员可选择一系列可选功能以进一步提高NCS32100的性能，包括延迟外推、低通滤波（LPF）、开路线圈检测和自动归零。此外，安森美还提供参考设计和评估板，以帮助设计人员实现快速评估和快速投放市场。

在有许多快速移动机械的工业应用中，准确的位置感知是必不可少的。准确度、速度、集成度、易用性、稳定性以及不易受各种污染或干扰影响的抗干扰性结合，使NCS32100成为非常有优势的解决方案。

安森美的旋转式工业位置传感器为工业应用中的旋转感测提供了出色的解决方案。了解更多关于NCS32100和电感式位置感测的新方案，实现全新高精度旋转位置编码器。

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