ZHCACL7A january   2021  – april 2023 TMAG5170 , TMAG5170-Q1 , TMAG5170D-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG5273

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 使用一维传感器进行角度测量
    2. 1.2 角度测量难题
  5. 2多轴传感器的优势
    1. 2.1 简化的机械放置
    2. 2.2 灵敏度匹配
    3. 2.3 CORDIC 角度估算
    4. 2.4 篡改和杂散磁场检测
  6. 3角度测量注意事项
    1. 3.1 传感器对齐
    2. 3.2 传感器校准
    3. 3.3 输入参考噪声
    4. 3.4 采样率的影响
  7. 4实际应用
    1. 4.1 按钮式旋钮
      1. 4.1.1 评估设计限制
      2. 4.1.2 磁体选择
      3. 4.1.3 原型设计和验证
    2. 4.2 离轴设计
      1. 4.2.1 灵敏度增益校正
      2. 4.2.2 精度验证
  8. 5总结
  9. 6参考文献
  10. 7修订历史记录

传感器校准

在某些系统中,传感器放置可能会受到机械限制,因此平面内或同轴 45° 对齐都无法实现。在这些情况下,需要进行传感器输出匹配来实现最佳性能。角度位置计算要求分量在整个旋转过程中保持固定大小,以便产生一致的结果。

磁体的圆形形状允许通过超越函数(正弦和余弦)来描述位置的角度变化。只要这两个函数的缩放比例相同,计算得到的旋转路径就是圆形的。如果每个分量的缩放比例不相等,则预测路径将变为椭圆形。角度误差将通过将椭圆引用归于圆形旋转(或移动)来引入。

要解决该问题,最简单的方法是确保 CORDIC 计算的输入幅度相等。TMAG5170 器件允许用户通过对任何一个通道实施增益衰减系数来调整 CORDIC 输入。

图 3-3 说明了 X 分量振幅 Ax 大于 Y 分量振幅 Ay 的情况。必须减小 Ax 以匹配 Ay 的比例。

GUID-E4AEEA14-8213-4635-8F42-217297422D55-low.gif图 3-3 角度计算的幅度校正

设置 TMAG5170 峰值的校准过程很简单:

  1. 通过将 CONV_AVG 寄存器设置为 32x,将器件设置为每次转换获得最大样本数。
  2. 将磁体旋转 360° 并记录所需轴的输出值。
  3. 确定每个轴的峰值
    1. 请注意哪个轴实现了最大幅度输入。根据传感器相对于磁体的方向和位置,这可能是 X、Y 或 Z 中的任何一个。
  4. 计算增益调整:GUID-5B83ADAC-3B41-4EDF-B1FA-E22C6EB2B4D5-low.gif
    1. 该比率应始终在分母上具有较大的峰值,以便 G < 1。该轴将根据增益系数进行衰减,并使用 Gain_Selection 寄存器进行选择。
  5. 将增益系数 G 乘以 1024。将最接近的整数值编程到 GAIN_VALUE 寄存器中。

此功能允许用户同时校正灵敏度不匹配和非理想对齐所导致的任何误差。通过提供此校正,可以将传感器放置在磁体附近存在两个足够大的输入的任何位置。