在短笔画应用程序中使用A1330

在短笔画应用程序中使用A1330

特雷弗·博伊斯和威廉·威尔金森合著，
雷竞技竞猜下载快板微系统公司有限责任公司

摘要

本应用说明是使用的指南A1330角度传感器集成电路用于短行程旋转位置传感，包括磁体选择和方向的信息。它将概述设置A1330短行程应用所需的EEPROM寄存器的程序。雷竞技最新网址包括两个附录，一个说明了有效的短笔画输出和功能，另一个完整地描述了如何在样例程序员GUI中使用短笔画修剪选项卡。

介绍

准确、低成本和非接触式旋转位置传感通常使用直径圆盘磁铁和磁性传感器IC实现。磁铁连接到旋转物体上，传感器IC的定位使磁铁的表面平行于传感器IC封装的表面旋转（见图1）。短行程（或精细角度缩放）定义为小于360°的磁角旋转，由IC的满标度输出表示。在低于360°旋转时实现满标度输出允许用户使用ADC的整个动态范围。应用程序雷竞技最新网址
通常理想的短行程包括:

• 踏板位置
• 油箱液位传感
• 齿轮的位置
• 节气门和/或阀门位置
• 执行器位置

Allegro A1330磁角传感器IC非常适合于短行程旋转位置传感，因为它提供了先进的功能，如:

• 模拟/PWM输出：此可配置输出允许轻松读取和验证。
• 高和低角度夹具：可调输出饱和度高度可配置。
• 用户可配置的增益和偏移：要实现完整的输入输出，输入变化很少，Gain和Pregain_offset提供了理想的解决方案。
• 最小和最大角度检测:在EEPROM中设置最小和最大角度可以提供诊断检查。它验证磁铁处于有效的工作位置。

基本系统配置

A1330可提供8针TSSOP封装，单或堆叠双模(推荐用于需要冗余的系统)，并测量封装平面的磁场角度。磁铁直接安装在封装的上方(如图2所示)，可以使用两种不同的气隙定义:晶体气隙和封装气隙。在本文档的其余部分，包装气隙用于指气隙。CVH (Circular Vertical Hall)直接位于单模包的中心，而两个CVH(在双模包中)靠近中心(具体测量细节见数据表)。

旋转传感磁系统的设计

合适的磁体尺寸和公称气隙是角度传感的关键。A1330可以感应高达1200g的磁场，这意味着更大的磁铁可以用来消除杂散磁场对系统可能产生的任何不利影响。场强在1200g以上时，不会对设备造成损坏。在大磁场中运行A1330还可以降低噪声，提高角度精度，并提高集成电路输出信号的有效分辨率。有关噪声性能的更多信息，请参阅本文档后面的噪声部分。

短冲程和编程参数取决于终端应用和系统要求，不同的参数可能比其他参数更重要。以下是短冲程应用的可用可编程设置。必须启用短冲程（SS）位以调整增益和最小/最大输入寄存器。雷竞技最新网址

图3表示短笔划流程图的简化版本，表1是EEPROM中可用的短笔划寄存器和位置。

表1:短笔划寄存器

注册的名字	短手的名字	地址	位
Pregain抵消	PREGAIN_OFFSET	0 x3a	23:12
短行程使	党卫军	0 x3b	25.
获得	获得	0 x3b	12:0
夹使	CE	0 x3c	25.
翻转使	鱼子	0 x3c	24.
最大输入	MAX_INPUT	0 x3c	23:12
最低输入	MIN_INPUT	0 x3c	11:0
极性调整	人事军官	0 x3d	24.
Postgain抵消	后增益偏移量	0 x3d	23:12
低夹	LOW_CLAMP	0 x3d	11:0
高夹	高压钳	0 x3d	5：0

PREGAIN_OFFSET

PREGAIN_OFFSET允许在应用增益之前将角度置零，或重新映射到磁铁的当前位置。不管中风与否，这通常是第一个记录。PREGAIN_OFFSET是一个12位值(0-4095)，位于EEPROM 0x3B bits 13:24，分辨率为0.088°/bit。

极性调整

极性调整(PO)设置最终角度输出的极性。当设置为“0”时，角度In是机械角度，基本上绕过这个方块。当设置为' 1 '时，角度是互补的(参见公式1)。极性调整是位于EEPROM 0x3D 24位的单个位。建议在设置极性调整之前设置PREGAIN_OFFSET。这是由于PREGAIN_OFFSET改变了观测到的零角。

方程1:极性调整

角度= 360° - 机械角度

最小输入和最大输入

IC将预获得的角度值与通过MIN_INPUT和MAX_INPUT EEPROM字段设置的边界进行比较。如果角度超出了确定的边界，输出将三态显示由意外角度值引起的错误。为了使这个功能正常工作，需要将一个上拉或下拉电阻连接到输出端。电阻器的方向取决于ECU的期望配置。

这一特性对于启用夹持的应用非常有用，否则会掩盖过多的角雷竞技最新网址行程。MIN/MAX_INPUT是位于EEPROM 0x3C中的12位值，分辨率为0.088°/bit。

获得

增益通过调整输出传递函数的斜率(mV/°)来调整器件的输出动态范围。增益是数字化的，能够将11.25°输入角扩展到全尺寸输出旋转(32×)。

它应该注意到高增益的应用中，前端噪声将按比例雷竞技最新网址放大。在这种情况下，强烈建议使用角度平均功能来最小化噪声的影响（这在本文档中稍后引用）。增益是位于EEPROM 0x3B位0:12中的13位值，分辨率为0.0039×的附加增益，即代码1 = 1.0039×原始信号。

计算收益

后增益偏移量

POSTGAIN_OFFSET与PREGAIN_OFFSET类似，但有一点需要注意:它用于在应用增益后抵消角度。这个寄存器将输出信号从0°位置移开。图形说明见图4，计算公式见式5。通常，POSTGAIN_OFFSET被用作极端情况下的缓冲区。POSTGAIN_OFFSET是一个12位的值，位于EEPROM 0x3D bits 11:23，分辨率为0.088°。

为了获得所需的延迟过渡点，使用下面的等式5。图4是Postgain_offset功能的图形表示。

方程5:POSTGAIN_OFFSET

(从0°×增益值所需的机械偏移量)-低_钳位(°)

使用公式5实现图4:

后增益偏移=(30°× 4) - 60°

增益后偏移= 120°- 60°

PostGain offset = 60°

因此，根据图4，为了实现从零角到30°的偏移，需要POSTGAIN_OFFSET的60°。

LOW_CLAMP和HIGH_CLAMP

LOW_CLAMP和HIGH_CLAMP指定最小和最大输出电压摆动（或PWM占空比）;默认情况下，这些值设置为5％和95％的v_CC.．有关输出夹具的适当代码，请参阅表2和表3。通常，LOW/HIGH_CLAMP值以伏特表示;然而，它们也可以被认为是预增益(机械)值角度。LOW_CLAMP和HIGH_CLAMP都是6位无符号值，位于EEPROM 0x3D，位0:5 (LOW_CLAMP)和6:11 (HIGH_CLAMP)。

夹具使能和翻转使能

滚动启用(ROE)是一个可编程设置，允许输出在达到高状态后返回到低状态(反之亦然)。这可以用夹子或不用夹子来完成。Clamp Enable位(CE)可以调节HIGH/LOW_CLAMP，默认情况下它们被设置为VCC的5%和95%。翻转和夹紧使能(CE)位分别位于EEPROM 0x3C 24位和25位。有关夹具和翻转的各种迭代请参见表4。图5和图6比较了有和没有夹紧/翻转的输出。

表4:夹紧和翻转选择

CE	鱼子	描述
0.	0.	正常的行为。 在标准模块360处翻转。
0.	1	高夹具的输出翻转 值。
1	0.	第一级的输出线夹遇到高电压/ 低卡的价值。
1	1	翻滚发生在标准模块360上。 输出被箝位到高/低箝位值。

图5:带和不带翻转夹紧

注意，在图6中，有更多的高到低卡箍值比图5所示;这是由于LOW_CLAMP和HIGH_CLAMP。用于创建图5和图6的设置为:

表5：夹紧设置

注册的名字	代码	价值
PREGAIN_OFFSET	0.	0.
获得	768	4×
LOW_CLAMP	10.	40°
高压钳	10.	320°

短语例示例

可以使用ASEK20进行简短的中风应用程序编程A1330。有关ASEK20的更多信息，请参阅Allegro A1330样本程序员用户手册。图7是此示例配置的输出。输出轮廓将保持低钳夹（1V和0.5V）直到发生20°旋转，然后每个模具将以不同的速率（50mV /°和25 mV /°）升温，另外60°，在此指出两个模具将保持高夹具20°。

图7：示例应用程序输出

使用样例程序设计器有两种方法来编程A1330。第一种方法是使用Short Stroke Trim选项卡(见图8)。这个方法将在附录b中介绍。另一种方法是通过EEPROM选项卡。通过使用EEPROM选项卡，可以使用短行程修剪选项卡中不可用的寄存器。

图7是常用的踏板位置输出的示例。模具2设定为50％的模具1;这通常是为了安全要求。微处理器将通过从模2中划分模具1来验证角度读数。

A1330必须满足以下规格:

表6：EEPROM值

编程过程

1.启动编程器并设置零角：

a.将A1330连接到ASEK20(如图9所示)，并将ASEK20连接到您的计算机。

b.启动sample Programmer软件并上电A1330。用A1330封装上方的磁铁，按下电源(使用GUI右侧的按钮)。通过按下' Read output '(位于右边)，' Read Once '(位于GUI的左上角)或' Start Reads '(位于GUI的左上角;这将从EEPROM以均匀的间隔轮询传感器)。

C。要将A1330重新映射到磁体电流角度位置的0°位置，请使用位于窗口左下角的“零角度”按钮。这将调整Pregain_offset寄存器值并将0°重新分配到此位置。

2.EEPROM编程：EEPROM选项卡包含用户可用的所有寄存器。位于左上角附近的下拉菜单可以调整为“所有内存位置”、“所有字段”或“短描边字段”。选择短笔画字段。

A.短冲程字段：EEPROM选项卡上选择的短冲程字段菜单包含用于短冲程应用的寄存器集合。为了实现示例应用，将表7中的值应用到EEPROM寄存器中。图11和图12是EEPROM中的实际值。雷竞技最新网址

注：PREGAIN_偏移值是在任何增益或箝位值之前从A1330读取的初始角度。

图11：模具1（满刻度）短冲程
eepm设置

3.验证输出：为了验证EEPROM设置是否正确，请将数字万用表(DMMs)连接到输出并扫描角度旋转。任何需要对转换点进行的调整都应该通过更改POSTGAIN_OFFSET来完成。POSTGAIN_OFFSET与增益值直接相关，例如，为了获得模具1的1°机械变化，大约需要POSTGAIN_OFFSET的4°。

因此，这些是POSTGAIN_OFFSET需要的值:

模具1(全尺寸)

Postgain_offset =(20°× 4) - 40°= 40°

模具2(半比例)

Postgain_offset =(20°× 2) - 20°= 20°

通常，PostGain_offset用作机械极端的缓冲器。

4.设置最小值和最大输入：在系统上设置最小和最大输入限制用作对用户的警告，磁铁已经进入的位置，它不打算行驶。这些最小值和最大输入的值是Pregain值;因此，在此示例中，适当的值可能是：

• 最小输入=10°
• MAX_INPUT = 90°

如果磁体进入任一范围(即低于最小输入10°，或高于最大输入90°)，则输出三态。一旦磁铁回到合适的角度，输出将恢复正常运行。

结果

应用实例中使用的磁体为8mm(宽)× 3mm(厚)的N35镀镍稀土磁铁，通过直径磁化;不同气隙的磁体强度见图13。测试的空气间隙在1mm到1.5 mm之间。

下面是使用前一节中的设置收集的结果和数据。

图13：使用8mm盘式磁铁测量的气隙磁场强度

角精度

确定A1330短行程的准确性需要一个理想的案例。在本应用说明中，图7所示的曲线将被认为是理想的零误差输出曲线。为了准确比较，只考虑线性斜率(减去两个过渡点)。

图14采用下式9计算:

方程9：角度误差

错误芯片1 =理想模具1 - 测量模具1

误差模2 =理想模2 -测量模2

A1330的标称灵敏度约为12.5 mV/°;然而，由于每个骰子都有不同的增益值，因此灵敏度也会相应改变。对于模具1，输出新的灵敏度为50 mV/°，模具2输出的灵敏度为25 mV/°。因此，为了使角度误差在1°之内，每个输出必须分别在理想输出的50 mV和25 mV之内。

模具1输出的最大误差为11 mV，半刻度输出的最大误差为13 mV。因此，每个输出都大大低于1°的误差，即模具1的误差为0.22°，模具2的误差为0.52°。

0.

根据最终应用程序和速度传感器的输出需要取样,调整角度平均注册可以显著减少对集成电路的输出噪声(见表8和图16),以及增加整体场强观察到A1330(参见图16)。例如，在本文档中，使用了ANG_AVE设置为000，这意味着数据在IC输出时每25 μs刷新一次，ENOB在8-10之间。对于大多数应用程序雷竞技最新网址来说，设置ANG_AVE = 4就足够了，因为它将为用户提供足够快的刷新率，并将降低噪音。

图16：在各个领域和温度下测量的enob

结论

当需要在Sub-360°磁体旋转中需要满量程输出时，A1330磁角传感器IC在短时间应用中运行良好。雷竞技最新网址基于CVH的角度传感器IC，特别是A1330，非常适合于短路应用，因为它们可以在低磁场中运行。雷竞技最新网址小型8针TSSOP封装很棒，适用于PCB空间有限的应用。雷竞技最新网址A1330提供可调节的内部平均，允许对分辨率进行交易的响应时间。对于传感器IC外部所需的最小组件，A1330是任何短程施用的低成本解决方案。

附录A

本附录突出显示A1330可以实现的额外短笔划配置。注意此配置是实际输出的通用迭代。

配置A

配置A是一个常见的输出油门位置传感。当将输出相加时，结果总是相同的值。这增加了安全需求经常需要的冗余。微处理器内部的检查可以验证输出并在出现问题时提醒用户。

要实现配置A，请遵循以下步骤:

1. 连接ASEK20并使用软件门户上找到的A1330软件。
2. 验证COM端口是否正在与软件通信。这可以在软件窗口右下方的绿色栏中看到。如果栏是红色的，请单击它，将出现一个新窗口。选择正确的COM端口，然后单击“确定”。
3. 选择双模和模拟或PWM输出。点击位于窗口右侧的“Power on”打开设备。
4. 磁铁就位后，选择“读取输出”。这将指示磁铁当前的读数。选择“零偏移”将A1330的0°角度读数重新映射到当前磁铁角度位置。如果您读取EEPROM寄存器，尤其是PREGAIN_OFFSET，这将非常明显。
5. 选择“EEPROM”选项卡。在拉菜单上，选择“短描边字段”。这仅仅显示了属于短笔划的寄存器。

以下是创建配置A所需的寄存器和值(完整的EEPROM寄存器值见表9):



附录B
短程调整选项卡是用于编程A1330的网关，用于短笔划输出。本附录将突出显示短笔划修剪选项卡的要点（图18）。此选项卡中不可用的一些寄存器，即postgain_offset，极性调整和min / max_input。为了调整这些寄存器，请参阅主文档。

编程的a1330使用短行程修剪标签

1. 打开Allegro A1330 Samples Programmer，连接COM(在窗口右下角的绿色框中表示)，设备上电，磁铁直接位于设备上方，导航到窗口左上角的Short Stroke Trim选项卡。有两种方法来考虑输出，或者用度数，或者用伏特。出于本演练的目的，输出单位将以伏特为单位。这可以通过调整Output Units旁边的下拉菜单进行操作。通过将输出单位(和输入单位)从度改为伏特，存储在位置1和位置2的值将被调整为正确的相应值(即359°≈4.75 V)。
2. 当输出单位变为伏特时，窗口如图19所示。在“修剪”框中有几个选项:
   A.开始/停止读取
   i.该方法实时读取磁体旋转角度的最小和最大值。这可以用作在Input Positions中输入值的替代方法。它将自动填充位置1和位置2的输入。
   湾输入位置1和2
   一世。输入位置是磁铁旋转的任一度或伏特的预先值。
   c.期望职位1和2
   i.期望位置决定系统增益。
   d.限制位置1和2
   我这将调整高_夹紧和低_夹紧值。
   e.限制动作-夹紧和/或翻转
   i.启动夹紧、翻转或两者同时进行。

3.将输出设置为所需的值(例如，参见图20)，选择“Calculate and Program Device”。这将为所需的输出设置适当的EEPROM寄存器。

4.最后，要验证输出是否正确，请在“验证”框中选择“Start Test”。输入值和输出值将出现一条灰色线。当磁铁旋转时，灰色的线将在两个杆上相对于增益值移动。通过移动到操作选项卡并选择“开始读取”，电压相对于时间的图将出现。这可以用作所需输出的附加验证。