Статья

Название статьи СОВРЕМЕННЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНИЯ
Автор Г.В. Прокофьев, В.Г. Стахин, А.А. Обеднин
Рубрика РАЗДЕЛ III. ВСТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЭМС-ДАТЧИКОВ
Месяц, год 03, 2015
Индекс УДК 621.317.49
DOI
Аннотация Для создания отечественных датчиков положения с конкурентоспособными характеристиками в России отсутствует собственная современная интегральная компонентная база, а именно, такие ключевые компоненты, как микросхемы преобразователя угол-код и однокристальные преобразователи с интегрированными сенсорными элементами. Для решения этой проблемы ЗАО «Зеленоградский Нанотехнологический Центр» были разработаны микросхема преобразователя фазы квадратурного сигнала в код положения (угол-код) К1382НХ045 и микросхема однокристального магнитного энкодера положения ENC_ASIC2. Микросхема К1382НХ045 предназначена для работы совместно с сенсорами с синусно-косинусным выходом и позволяет создавать датчики положения с разрешением до 8192 отсчетов на один период входного сигнала и временем преобразования 16 мкс. Благодаря широкому диапазону регулировки коэффициента усиления микросхема обеспечивает состыковку как с отдельными чувствительными элементами (магниторезисторы, элементы Холла), так и с законченными синусно-косинусными энкодерами с выходным сигналом большой амплитуды. Также микросхема обладает возможностью настройки по однопроводному интерфейсу, совмещенному с аналоговым выходом, для создания датчиков с минимальным количеством контактов, например, для автомобильных датчиков положения дроссельной заслонки. На основе микросхемы К1382НХ045 был разработан абсолютный энкодер углового положения с разрешением 12 бит и ошибкой преобразования не более ±0.5 град. Микросхема однокристального энкодера положения позволяет создавать компактные магнитные датчики углового положения с разрешением до 4096 отсчетов на один оборот и временем преобразования не более 1 мкс. Особенностью данной микросхемы является интегрированная в кристалл сенсорная система на основе пространственно разнесенных элементов Холла. Микросхема обладает большим набором выходных интерфейсов и пользовательских настроек, в том числе обеспечивает поддержку многооборотного режима работы и установку нулевого положения. Представленные микросхемы являются на данный момент единственными российскими разработками в данной области и могут использоваться для создания компактных и интеллектуальных датчиков положения, в том числе при импортозамещении датчиковой аппаратуры. По сравнению с зарубежными аналогами представленные разработки обладают конкурентоспособными характеристиками.

Скачать в PDF

Ключевые слова БИС энкодера; датчик положения; энкодер углового положения; датчик дроссельной заслонки; датчик угла.
Библиографический список 1. Сысоева С. Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Ч. 12. Актуальные классические принципы оптоэлектроники в автоэлектронике. Компоненты и технологии. – 2006. – № 5.
2. Absolute Encoder Design: Magnetic or Optical? IC-Haus white paper, 2012, http://www.ichaus.de/upload/pdf/WP6en_Magnetic_vs_optical _17092012.pdf.
3. Патент США № 20120153940. Энкодер углового положения с магнитной связью с уменьшением угловой ошибки. Дата публикации 21.06.2012.
4. RM44 magnetic encoder base unit datasheet. RLS merilna tehnika, 2010.
5. Сысоева С. Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Ч. 8. Классические индуктивные преобразователи – надежный запас. Компоненты и технологии. – 2005. – № 9.
6. К1382НХ045 вер.2 БИС преобразователя фазы квадратурного сигнала в код положения (БИС датчика угла). http://www.zntc.ru/upload/medialibrary/%D0%A1%D0%BF%D0%
B5%D1%86%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%
86%D0%B8%D1%8F%20K1382%D0%9D%D0%A5045.pdf.
7. Захаров А.В., Хачумов В.М. Алгоритмы CORDIC. Современное состояние и перспективы. Программные системы: теория и приложения. Переславль-Залесский, 2004. ISBN 5-94052-066-0.
8. KMA199E Datasheet. Programmable angle sensor. NXP Semiconductor, 2007.
9. KMA200 Datasheet. Programmable angle sensor. NXP Semiconductor, 2011.
10. Драпезо А.П., Буслов И.И. Применение микроминиатюрных измерительных преобразователей Холла из гетероэпитаксиальных структур и устройств на их основе в космическом приборостроении // Материалы XIII научно-практического семинара «Проблемы создания специализированных радиационно-стойких СБИС на основе гетероструктур». – 2013. – C. 56-58.
11. Жданкин В. Абсолютные датчики углового положения с интерфейсом SSI. СТА. – 2004. – № 1. – C. 48-57.
12. Прокофьев Г.В., Стахин В.Г., Обеднин А.А., Дюжев Н.А., Юров А.С., Мазуркин Н.С. Создание магнитных датчиков углового положения на основе отечественной специализированной БИС преобразователя фаза квадратурного сигнала – код положения К1382НХ045 // Материалы VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по
автоматизированному электроприводу, АЭП-2014. – Саранск, 2014. – Т. 1. – С. 410-412.
13. Дюжев Н.А., Юров А.С, Стахин В.Г. Магниторезистивные сенсоры и датчики на их основе // Материалы XIII научно-практического семинара «Проблемы создания специализированных радиационно-стойких СБИС на основе гетероструктур». – 2013. – C. 68-79.
14. iC-SM5L LINEAR AMR SENSOR (5 mm) Datasheet. iC-Haus, 2006.
15. ENC_ASIC2 БИС однокристального энкодера положения. http://www.zntc.ru/upload/medialibrary/ENC_ASIC2_datasheet_v1.pdf.
16. Сысоева С. Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Ч. 5. Новые перспективы бесконтактных угловых измерений в диапазоне угла 360 градусов: снова датчики Холла – угловые магнитные энкодеры. Компоненты и
технологии. – 2005. – № 6.
17. Ausserlechner U. A theory of magnetic angle sensors with hall plates and without fluxguides // Progress In Electromagnetics Research B. – 2013. – Vol. 49. – C. 77-106.
18. Отчет о прикладных научных исследованиях по теме «Разработка конструктивно-технологических решений создания микросенсорного интеллектуального магниточувствительного интегрального датчика положения для контроля подвижных узлов современных интеллектуальных робототехнических комплексов на основе микросистемной техники», ПНИ №RFMEFI57914X0059 , ЗАО «ЗНТЦ», 2014. – C. 162-168.
19. Alberto Bilotti, Gerardo Monreal, Ravi Vig. Monolithic Magnetic Hall Sensor Using Dynamic Quadrature Offset Cancellation // IEEE journal of solid-state circuits. – June 1997. – Vol. 32, No. 6. – C. 829-836.
20. Bruguera J.D., Guil N., Lang T., Villalba J., Zapata E.L. CORDIC Based Parallel/Pipelined Architecture for the Hough Transform // J. VLSI Signal Processing. – 1996. – Vol. 12, no. 3. C. 207-221.
21. Einspieler R. How improved magnetic sensing technology can increase torque in BLDC motors. AMS technical article.
22. Palaniappan S. Commutation of a BLDC Motor with Various Pole-Pairs Can Be Simplified By Using Absolute Encoder Feedback. Avago technologies, 2010. http://www.avagotech.com/docs/ AV02-0458EN.
23. iC-MH, 12 BIT ANGULAR HALL ENCODER datasheet. iC-Haus GmbH, 2008. http://www.ichaus.de/upload/pdf/Mh_b1es.pdf.
24. AS5145H/AS5145A/AS5145B 12-Bit Programmable Magnetic Rotary Encoder datasheet. AMS AG. http://ams.com/eng/content/download/50206/533867/12670.
25. AM4096 – Angular magnetic encoder IC datasheet. RLS merilna tehnika, 2010.

Comments are closed.