使用Allegro A1262的空气间隙独立速度和方向传感
使用Allegro A1262的空气间隙独立速度和方向传感
由Stefan Kranz，
雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems，LLC
介绍
这A1262集成电路是超敏感的双通道霍尔效应闩锁。与传统的双通道闩锁一样，A1262的正交输出表示旋转环形磁体目标的旋转方向和位置/速度。然而，它在使用垂直霍尔技术的使用之外是垂直霍尔技术的使用，除了幅度之外。
A1262包含传统的平面霍尔元素，以导出一个通道和垂直霍尔元素来得出另一个通道。结果是A1262能够产生正交输出信号（≈90°相位差），其中相分离在很大程度上独立于气隙，环形磁尺寸或极间距。这为系统设计者提供了一个前所未有的灵活性，用于选择环形磁铁和其相对于传感器的位置和方向。它的小（SOT23-5）包替换了一对传统的霍尔效应锁存，节省空间和组件计数。
实例探究
本应用程序说明将重点介绍许多可能的系统配置中的两种。在这两种情况下，假设A1262LLHLT - T设备使用平面霍尔元件的Z传感方向，使用垂直霍尔元件的Y传感方向(见图1)。A1262的另一种版本A1262LLHLT - X - T也具有Z和X方向的灵敏度。关于A1262的详细信息可以在A1262数据表和其他相关的应用说明中找到。
图1:A1262传感方向
在这两种情况下，目标是铁氧体环磁铁，整体尺寸相同。在壳体1中，磁体是多极环磁体。在壳体2中，它是径向磁化（1杆对）环磁体（见图1）。
照片1：环形磁铁
案例1：多极环磁体
在这种情况下，目标是具有以下特征的环形磁铁：
外径：13毫米
内径：6毫米
身高：4毫米
杆对：4
材料：铁氧体Y10T，BR：≥0.2吨
磁化：径向
图2：案例1的机械配置
径向和切向磁场与外壳1环磁铁周围的气隙的关系如图3和图4所示。径向场分量激发A1262平面霍尔单元，并显示为Z方向。垂直霍尔元件响应于切向磁场;这显示为Y方向。
图3：径向B场多极环磁体与气隙
图4：切向B场多极环磁体与气隙
图5：径向/切向B场多极环磁体与气隙
如图3和图4所示，两个通道中的每一个的磁峰的位置相对于另一个通道非常一致。气隙几乎没有变化。图5更清楚地示出了仅显示最小和最大空气间隙，1.5和5.0mm的结果。
图6：A1262多极环形磁铁外（径向）与气隙
图7：A1262多极环形磁铁OUTB（切线）与气隙
图6和图7显示了带有8极环磁铁的两个传感器输出的磁开关行为。考虑到A1262磁开关的正常变化和气隙的大变化，OUTA和OUTB的相位关系保持非常稳定。这种水平的气隙独立是独一无二的A1262。
如表1所示，两个输出的占空比都保持接近理想(≈50%)，与气隙无关。
| 气隙 （毫米） |
一工作周期 （％） |
OUTB占空比 （％） |
|---|---|---|
| 1．5 | 49.71 | 49.83 |
| 2.0 | 49.77 | 50.00 |
| 2.5 | 49.77 | 49.60 |
| 3.0 | 49.71 | 49.83 |
| 3.5 | 49.71 | 49.88 |
| 4.0 | 49.54 | 49.83 |
| 4.5 | 49.88 | 49.48 |
| 5.0 | 49.65 | 49.71 |
案例2:直径环形磁铁
在这种情况下，目标是具有与壳体1相同尺寸和相同材料的环形磁铁，但只有一组磁极：
外径：13毫米
内径：6毫米
磁铁高度：4毫米
杆对：1
材料：铁氧体Y10T，BR：≥0.2吨
磁化：Diametric.
图8：案例2的机械配置
图8示出了壳体2的机械配置。图9和图10中所示的径向和切向磁场与环磁体周围的气隙。径向场分量激发A1262平面霍尔元件，并显示为Z方向。垂直霍尔元件响应于切向磁场;这显示为y方向。与壳体1个环磁体一样，两个通道中的每一个的磁峰的位置相对于另一个通道非常一致。气隙几乎没有变化。图11更清楚地示出了仅显示最小和最大空气间隙，1.5和5.0mm的结果。
图9：径向B场直径环磁体与气隙
图10：切向B场径环磁体与气隙
图11:径向/切向b磁场直径环磁铁与气隙
图12和图13示出了具有单杆对环磁体的两个传感器输出的磁性开关行为。考虑到A1262磁开关的正常变化和气隙的大变化，OUTA和OUTB的相位关系保持非常稳定。
图12：A1262多极环形磁铁OUTA（径向）与气隙
图13：A1262多极环形磁铁OUTB（切线）与气隙
如下表2所示，两个输出也保持与空气间隙无关的接近理想（≈50％）的占空比。
| 气隙 （毫米） |
一工作周期 （％） |
OUTB占空比 （％） |
|---|---|---|
| 1．5 | 50.34 | 48.86. |
| 2.0 | 50.34 | 48.72 |
| 2.5 | 50.34 | 48.72 |
| 3.0 | 50.27 | 48.65 |
| 3.5 | 50.07 | 48.65 |
| 4.0 | 50.27 | 48.32 |
| 4.5 | 50.07 | 48.52 |
| 5.0 | 50.27 | 48.32 |
一贯占空比
表3中的数据示出了影响空气间隙和环形磁极 - 间距在外部和OUTB信号上的影响程度。
| 戒指 | 气隙 | 一工作周期 （％） |
OUTB占空比 （％） |
|---|---|---|---|
| 案例2. | 闵。 | 50.34 | 48.86. |
| 最大限度。 | 50.27 | 48.32 | |
| 情况1 | 闵。 | 49.71 | 49.83 |
| 最大限度。 | 49.65 | 49.71 | |
| 平均占空比 | 49.99 | 49.18 | |
每个信号的占空比仅在极间距的4：1变化的少量上变化，并且气隙中的气隙中的> 3：1的变化。用户可以自由地选择纯粹基于机械考虑的环形磁铁尺寸;极间距可以是几乎任意选择的，以产生每旋转的所需循环数。
相分离
OUTA和OUTB信号之间的相位分离将在空气间隙变化有所不同。该行为独立于环形磁体配置，并且图14和图15中分别示出，分别对应于壳体1和壳体2磁体。
用于多极壳体1环磁体的大约4.0°（26.5° - 22.5°）的相移和单极壳2环磁体的大约12°（102° - 90°）是由内部大厅的相互作用引起的元素间距，气隙和磁铁尺寸和材料。
总相移的大小（图14和图15）取决于磁极的数量。对于给定尺寸的环磁体的磁极数（较小的杆间距）的数量越大，影响空气间隙越少。
由于A1262内部的垂直霍尔元件和平面霍尔元件位于硅片上的位置不完全相同，所以OUTA和OUTB信号的相分离一般略大于90°。
该信号相位与气隙关系意味着该相可以用作系统气隙的指示。例如，可以使用它来确认气隙在系统的设计限制内。
通过在磁铁旋转的恒定速度下测量OUTA和OUTB的下降沿之间的时间来得出这种“气隙信号”。测量的时间表示气隙距离，如果气隙变大，则会增加。
图14：在空气间隙上的多极环形磁铁中的两个下降边缘之间的相移差
图15：径向磁铁在空气间隙上的两个下降边缘之间的相移差
观察/结论
如上所示，A1262的传统平面和垂直霍尔传感器的独特配置具有以下优点：
- A1262能够产生正交输出信号（≈90°相位差），其中相分离在很大程度上独立于气隙，环形磁体尺寸或极间隔。
- 系统设计器具有前所未有的灵活性，在选择环形磁铁和其位置和相对于传感器的位置和方向。
- 用户很可能能够选择标准的离上环形磁铁，选择以提供所需的脉冲/旋转数量。
- 在较大的空气间隙处的限制因子可能是切向场强度（在此示出的情况下的X或Y），因为切向场强度通常低于径向场强度。
- OUTA和OUTB信号的相位关系可以用作气隙的指示。
测试电路
用于上述案例研究的应用电路是A1262数据表中所示的典型应用电路，并在下面的图16中再现。
图16：典型应用电路
戒指磁铁源
在壳体1和案例2中使用的环形磁铁可从以下供应商，Allegro和Sanken半导体的分销商处获得：
Matronic GmbH＆Co.
电子Vertriebs kg.
vor dem kreuzberg 29
D-72070Tübingen，德国
电话：+49 7071 94440
传真+49 7071 45943
网络:www.matronic.com.
电子邮件:info@matronic.de