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Triaxis:独特的位置传感方案

来源: Triaxis
2018-04-04
类别:工业控制
eye 182
文章创建人 拍明

  Triaxis®是一种通过单个传感器实现高精度3轴磁场测量的创新型磁传感器技术。这种技术适用于测量连续线性磁场、呈一定角度的磁场、以及三维磁场,具体应用包括传动系统(传统动力系统、混合动力系统和电动系统)、车体、舒适性照明灯、底盘、和安全装置。

  传统的霍尔传感器只能感测到垂直于霍尔元件、IC和封装表面的磁通密度。这种单轴装置适用范围广泛,例如加速踏板位置检测、控制杆位置检测以及接近检测等。由于其呈平面,因此其输出与磁通密度成正比。某些情况下为了能够达到所需的测量范围和测量精度,需要设计复杂的磁性结构,特别是当温度范围较大时还应考虑磁铁偏磁及热偏移问题。

  相反地,Triaxis®传感器采用了创新型磁性传感器技术,即只需一个单芯片便可以测量三个磁通矢量分量。整个过程需要将标准二维霍尔效应技术与独特的集磁片(简称IMC®)相结合。使用三个磁性元件可以构成二维或三维传感器,这种传感器方案可用于旋转(角度)、线性(行程)、甚至控制杆等应用,也可以组建三维磁力仪以输出单个磁分量。

  Triaxis®的优势

  Triaxis传感器尺寸小、抗高温,而且只需调整芯片上的磁场角度即可支持多种传感应用。对装置重新编程后,单个IC即可支持一到三种应用。角度计算实际是测量两个磁通分量的相对值。Triaxis®传感器测量值既不会受到温度变化,也不会受到机械(例如气隙、偏心距)公差影响。完成装配后只需额外校准即可补偿机械公差,从而达到理想的线性度和精确度。此外也可以加装各种简单、低成本磁体。

  这种传感器在测量磁场时对污垢、灰尘、油类、气体和其他污染物并不敏感。通过超模压方式可将IC压入塑料或罐体内以防止其受到污染,这样即便介质受到严重污染也可以保证其使用寿命不受影响。

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  “Triaxis®是一种通过单个传感器实现高精度3轴磁场测量的独一无二的创新型磁传感器技术。”

  Melexis芯片封装种类多样:从工业标准SOIC8、TSSOP16以及QFN16,到Melexis双模封装(DMP)。SOIC8, QFN16和DMP都只包含有一个单芯片。TSSOP16包含有两个全冗余的传感器,完全独立的供电电压,地和输出实现了冗余工作。DMP集成并不包含PCB,而是与引线框直接相连。因此其封装简单、成本低、可靠性高。

  最后值得一提的是,在安全性方面,Triaxis®传感器内置一整套机载诊断器件,可以保证传感器安全、正常运行。Melexis可以提供额外的证明文件,证明该传感器已执行必要的安全分析,符合ASIL/ISO26262的要求。

  Triaxis®传感器用途

  Triaxis®传感器主要用于汽车相关的位置传感应用,例如转向角、踏板位置、电子节气门体、EGR阀、变速杆、涡轮增压器致动器、电动机位置、底盘高度等。除常见的汽车行业外,Triaxis®传感器也适用于其他应用。相关示例有:农用车辆和设备、操纵杆、人机接口、重载汽车、叉车、机器人、轮椅、工业起重机等。

  除了作为位置传感器外,还可以用在电池电流监测、逆变器电流传感、混合动力汽车电池控制系统等。

  Triaxis®特点和优势

  • 第一代三维磁传感器

  • 位置(通过芯片计算)或矢量输出

  • 支持各种输出协议:比例模拟PWM、SENT、SPI、I2C

  • 适用于故障-安全操作的增强型自我诊断功能

  • 采用5V和3.3V电源电压

  • 高温稳定性良好(最高可承受160摄氏度的高温)

  • 不受灰尘、污垢和液体影响

  • 具有可编程特性,可容忍安装偏差

  • 简单、低成本的磁体要求

  • 双模封装实现无PCB集成

  • 拥有业界标准的SOIC8,TSSOP16和QFN16封装

  位置传感器用来测量机器人自身位置的传感器。位置传感器可分为两种,直线位移传感器角位移传感器

  位置传感器(position sensor),能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。它能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。国内主要厂商有OTRON品牌。

  位置传感器可用来检测位置,反映某种状态的开关,和位移传感器不同,位置传感器有接触式和接近式两种。

  接触式传感器

  接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作,常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中,碰到行程开关时,其内部触头会动作,从而完成控制,如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关,则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧,用于检测自身与某个物体的接触位置。

  接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关,它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类,主要有电磁式、光电式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。

  霍尔传感器

  霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将锗等半导体置于磁场中,在一个方向通以电流时,则在垂直的方向上会出现电位差,这就是霍尔现象。将小磁体固定在运动部件上,当部件靠近霍尔元件时,便产生霍尔现象,从而判断物体是否到位。

  直流无刷电机

  位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截止,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。

  直流无刷电机需要位置传感器来测量转子的位置,电机控制器通过接受位置传感器信号来让逆变器换相与转子同步来驱动电机持续运转。尽管直流无刷电机也可以通过定子绕组产生的反感生电动势来检测转子的位置,而省去位置传感器,但是电机启动时,转速太小,反感生电动势信号太小而无法检测。

  可以用作直流无刷电机位置传感器的霍尔传感器芯片分为开关型和锁定型两种。对于电动自行车电机,这两种霍尔传感器芯片都可以用来精确测量转子磁钢的位置。用这两种霍尔传感器芯片制作的直流无刷电机的性能,包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别,并可以兼容相同的电机控制器。

  位置传感器的应用,降低电机运行的噪音、提高电机的寿命与性能,同时达到降低耗能的效果。位置传感器的应用无疑给电机市场的发展提供了强大的推动力。

  曲轴与凸轮轴

  曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感器,其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号,并输入电子控制单元(ECu),以便确定点火时刻和喷油时刻。

  凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器(Cylinder Identification Sensor,CIS),为了区别于曲轴位置传感器(CPS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

  Melexis于1988年在比利时成立,历经几十年艰苦努力,如今已发展成为一家拥有1,100多名员工、业务范围涵盖14个国家/地区的跨国企业。这一切都得益于我们“立足现在,开创未来”的执着信念。这是公司上下共同的价值观,也是激励我们不断成长的源动力。公司上下齐心协力,共同推动公司发展,塑造企业文化,从而将杰出的员工与团队紧密联系在一起,最终取得丰硕的成果。

  Melexis始终坚信工程技术的价值,坚持走科技创新之路。凭着对科技研发的无限热忱,我们不仅跻身全球五大顶级汽车半导体传感器供应商之列,更成为电动机传动、汽车联网及无线通信专用集成电路领域的领导者。

  在过去五年中,我们的年销售额复合增长率超过12%。2015年,我们的销售额突破4亿欧元大关,比2010年翻了一番。这些辉煌的成就将为我们未来几年的发展奠定坚实的基础。

  汽车及其他领域

  汽车行业是我们销售收入的主要来源,如今,我们已经成为这一领域的技术引领者。20多年来,我们致力研发,不断创新,不仅为客户提供多样化的IC产品,每年还会研发出诸多新型的智能IC和传感器元件。展望未来,我们仍将不懈努力,不断提高汽车、卡车及非公路车辆的安全性、可靠性、能源效率。

  除汽车行业外,我们的业务范围还涵盖智能家电、智能家居、工业和医药等诸多领域。Melexis不仅关注科技本身,更注重科技给人类生活带来的积极影响,由此打造出体温传感器和车内联网方案等诸多解决方案。

  领跑世界

  长期以来,我们致力把握行业动态,关注日新月异的市场需求,坚持走科技创新之路,不断推出契合市场需求的产品。我们不仅是三维霍尔磁传感器领域的先驱者,更为提高传感器组件和模块的可制造性做出了杰出贡献。

  客户推动创新

  技术创新并非闭门造车,我们需要与客户沟通、了解客户的需求和关注点,并在此基础上设计出契合客户需求的产品。这种以客户为导向的创新模式是取得成功的基础,产品必须取之于客户,用之于客户。



责任编辑:Davia

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