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

3.4 采样率的影响

在设计采用 3D 传感器进行角度计算的系统时要考虑的另一个变量是传感器的采样率。例如，考虑适用于 TMAG5170 的表 3-1。

表 3-1 更新速率设置
工作模式 寄存器设置 更新速率 备注
单轴 两轴 三轴
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 000b 22.2 ksps 14.3 ksps 10.5 ksps 最快的更新速率
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 001b 14.3 ksps 8.3 ksps 5.9 ksps
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 010b 8.3 ksps 4.5 ksps 3.1 ksps
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 011b 4.5 ksps 2.4 ksps 1.6 ksps
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 100b 2.4 ksps 1.2 ksps 0.8 ksps
X、Y、Z 轴 CONV_AVG = 101b 1.2 ksps 0.6 ksps 0.4 ksps 最佳 SNR 情况

在表 3-1 所示的工作条件下，展示了单轴、两轴或三轴操作的各种均值计算模式的更新率。

在对移动目标执行角度计算的任何系统中，每次测量之间的角度阶跃将由该采样率设置。例如，假设 TMAG5170 以最大平均速率或表 3-1 所示的 0.417ksps 对全部三个轴进行采样。每个样本之间的时间约为 2.4 毫秒。如果被检测的磁体以 100RPM 的速度旋转，则每个样本之间产生的角度变化为 1.44 度。这将在测量中显示为固定偏移，并定义可检测到的最小角度变化。

此外，根据采样率设置，可能会有额外的角度误差。虽然以流水线方式运行以获得最大采样率，但任何 TMAG5170 转换的典型转换时间预计约为 25 微秒。如果对 32 次转换进行均值计算，则总采样时间约为 800 微秒。在第一个通道的均值计算时间范围内，角度将改变 0.48 度。到第二次通道转换完成时，角度将再次增加相同的量，总移动量约为 1 度。两个样本之间的时序偏移将导致角度误差。这再次凸显了伪同步采样的优势。

在磁体高速旋转的系统中应小心谨慎，以便应对这些类型的误差并适当选择设置。