ZHCUDB7 September   2025

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 LDC5072-Q1
      2. 2.3.2 MSPM0G3507
      3. 2.3.3 TPSM365R3
      4. 2.3.4 TLV9062
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 硬件设计
      1. 3.1.1 目标 PCB
      2. 3.1.2 线圈 PCB
      3. 3.1.3 信号链 PCB
        1. 3.1.3.1 电感式角度位置传感器前端原理图
        2. 3.1.3.2 差分转单端信号
      4. 3.1.4 MSPM0G3507 原理图设计
      5. 3.1.5 电源设计
    2. 3.2 绝对位置计算
    3. 3.3 软件设计
      1. 3.3.1 角度计算时序
      2. 3.3.2 旋转角度误差源和补偿
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 PCB 概述
      2. 4.1.2 编码器接口
    2. 4.2 软件
    3. 4.3 测试设置
    4. 4.4 测试结果
      1. 4.4.1 电感式传感器正弦与余弦噪声测量
      2. 4.4.2 绝对角度噪声测量
      3. 4.4.3 旋转角度精度测量
      4. 4.4.4 气隙对噪声、四次电谐波及整体角度精度的影响
      5. 4.4.5 功耗测量
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB 布局
      4. 5.1.4 Altium 工程文件
      5. 5.1.5 Gerber 文件
      6. 5.1.6 装配图
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5.     商标
  12. 6作者简介

1 系统说明

单圈或多圈绝对旋转角度编码器支持多种应用，包括伺服驱动器、工业机器人以及协作型仿人机器人等需要精密机械角度定位的场景。主流位置传感器类型包括光学式、磁式、电感式或电容式。当附近布线中存在大电流时，必须采用先进传感技术。以电感式传感器为例，它能够在强磁场环境中高效运行，且不受外部杂散磁场干扰，从而确保测量结果的可靠性。

图 1-1 展示了本参考设计所实现的一款单圈绝对电感式旋转角度编码器方案。该电感式编码器由三块印刷电路板 (PCB) 构成，分别为与电机转轴相连的目标 PCB、固定线圈 PCB 及信号链 PCB。

TIDA-010961 电感角度传感原理图 1-1 电感角度传感原理

线圈 PCB 包含两组励磁线圈和两组接收线圈。两组接收线圈分别以每匝 16 周期和 15 周期的设计，用于系统启动时的绝对位置检测。相较于低周期数设计，此配置的分辨率更高。线圈 PCB 连接至信号链 PCB，后者采用双 LDC5072 电感前端与 MSPM0G3507 微控制器。图 1-2 所示旋转目标 PCB 是一个直径 58 毫米的无源盘，其表面印有双路导电图案。

TIDA-010961 目标 PCB 和感应线圈 PCB图 1-2 目标 PCB 和感应线圈 PCB

两个 LDC5072 电感式前端 IC 分别生成高频励磁信号。这些信号将直接注入对应的励磁线圈。励磁线圈会根据目标 PCB 相对于接收线圈的旋转角度位置，在接收线圈上感应出次级电压；通过读取接收线圈的电压值，即可获取代表位置信息的信号。每个 LDC5072 器件都会对接收到的信号进行处理，滤除高频励磁频率，并提供一个能跟踪电角度的幅度调制差分模拟正弦-余弦信号。MSM0G3507 的内部 ADC 以 32kHz 的采样率对 LDC5072 的输出信号进行采样。传感器首先对两条信号路径（一条为 16 周期，另一条为 15 周期）执行初始增益与偏移校准。随后，传感器检测启动时的旋转位置，并持续计算高分辨率的绝对角度。随后，传感器检测启动时的旋转位置，并持续计算高分辨率的绝对角度。