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·拜斯和威廉·威尔金森，
雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems，LLC

抽象的

此应用笔记是使用该应用指南A1330角度传感器集成电路对于短行程旋转位置感测，包括有关磁铁选择和方向的信息。它将概述设置A1330短笔划应用所需的EEPROM寄存器的过程。雷竞技最新网址包括两个附录，其中一个说明有效的短笔划输出和功能，以及一个完整描述样本程序员GUI中的短笔划剪裁选项卡的概念。

介绍

准确、低成本、和非接触转动位置传感通常是通过使用一个直径的冰球磁铁和磁传感器IC。磁铁与旋转物体和传感器集成电路定位这样的磁铁旋转平行的传感器IC包(参见图1)。短行程(或细角扩展)被定义为小于360°的磁角旋转将由集成电路的全尺寸输出来表示。实现亚360°旋转的全尺寸输出允许用户使用ADC的整个动态范围。雷竞技最新网址应用程序
通常非常适合短卒中包括：

• 踏板位置
• 油箱液位传感
• 齿轮位置
• 节气门和/或阀门位置
• 致动器位置

Allegro A1330磁角度传感器IC非常适合短行程旋转位置感测，因为它提供了先进的功能，例如：

• 模拟/PWM输出:这种可配置的输出允许容易读取和验证。
• 高和低角度夹具:可调的输出饱和是高度可配置的。
• 用户可配置的增益和偏移:要在输入变化很小的情况下实现全尺寸输出，增益和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操作位置。

基本系统配置

A1330可在8针TSSOP封装，单个或堆叠双芯片（推荐用于需要冗余的系统）中提供，并测量包装平面中的磁场角度。通过直接安装在封装上方的磁体（如图2所示），可以使用两个不同的气隙定义：晶体气隙和包装气隙。对于本文件的其余部分，封装气隙用于指气隙。CVH（圆形垂直霍尔）直接位于单芯片封装的中心，两个CVHS（在双模包中）靠近中心（参见数据表进行特定的测量细节）。

设计磁系统进行旋转传感

适当的磁体尺寸和标称气隙是角度感测的关键部件。A1330可以感测高达1200g的磁场，这意味着可以使用较大的磁体来减小杂散场可能在系统上具有的任何不需要的效果。如果场强高于1200克，则设备上不会产生损坏。在大磁场中操作A1330也将降低噪音，提高角度精度，并提高IC的输出信号上的有效分辨率。有关噪声性能的其他信息，请参阅本文档后面发现的噪声部分。

短行程和编程参数取决于最终应用程序和系统需求，不同的参数可能比其他参数更重要。以下是短中风应用程序的可编程设置。雷竞技最新网址短行程(SS)位必须能够调整增益和MIN/MAX_INPUT寄存器。

图3是短笔画流程图的简化版本，表1是EEPROM中可用的短笔画寄存器和位置。

表1：短程寄存器

注册名称	简短的手名	地址	贝
Pregain Offset.	PREGAIN_OFFSET	0 x3a	23:12
短行程使	党卫军	0 x3b	25
获得	获得	0 x3b	12：0
夹具使能	CE	0 x3c	25
翻转使能	罗伊	0 x3c	24
最大输入	max_input.	0 x3c	23:12
最小输入	min_input.	0 x3c	11：0
极性调整	阿宝	0 x3d	24
Postgain抵消	POSTGAIN_OFFSET	0 x3d	23:12
低夹子	low_clamp.	0 x3d	11：0
高夹子	HIGH_CLAMP	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，角度为机械角度，基本上绕过该块。设置为“1”时，角度补充（参见公式1）。极性调整是位于EEPROM 0x3D位24中的单个位。建议在设置极性调整之前设置PREGain_offset。这是由于Pregain_offset改变了观察到的零角度。

方程1:极性调整

角度= 360°-机械角度

MIN_INPUT和MAX_INPUT

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。

此功能对于启用夹紧的应用是有用的，否则将屏蔽过度的角度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°/位。

获得

通过调整输出传递函数（MV /°）的斜率来增益调整设备的输出动态范围。增益在数字上施加，能够将11.25°的输入角扩展到全尺寸输出旋转（32×）。

值得注意的是，在高增益的应用中，前端噪声会按雷竞技最新网址比例放大。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(这将在本文后面引用)。增益是一个位于EEPROM 0x3B位0:12的13位值，每位附加增益的分辨率为0.0039×，即编码1 = 1.0039×原始信号。

计算获得

POSTGAIN_OFFSET

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°。

为了得到所需的延迟转换点，请使用下面的公式5。图4是POSTGAIN_OFFSET函数的图形表示。

等式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°

增益后偏移= 60°

因此，基于图4，为了从零角度偏移30°，将需要60°的PostGain_offset。

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，这些值被设置为V的5%和95%_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

翻转使能（ROE）是可编程设置，允许输出达到高状态后返回到低状态（或反之亦然）。这可以用或没有夹具完成。CLAMP使能位（CE）启用高/低CLAMP进行调整，默认情况下，它们设置为5％和95％的VCC。翻转和钳位使能（CE）位分别位于EEPROM 0x3C，位24和25中。有关夹具和翻转的各种迭代，请参阅表4。图5和图6将输出与夹紧/翻转进行比较。

表4:夹紧和翻转选择

CE	罗伊	描述
0	0	正常的行为。 标准模块360翻转。
0	1	在高和低卡箍处的输出翻转 值。
1	0	输出夹具在第一次遇到高/ 低卡的价值。
1	1	翻转发生在标准模块360。 输出被箝位到高/低箝位值。

图5：夹紧，没有翻转

注意，在图6中，低钳位值比图5所示更高;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

注册名称	代码	价值
PREGAIN_OFFSET	0	0
获得	768.	4×
low_clamp.	10	40°
HIGH_CLAMP	10	320°

短行程的例子

在短行程应用程序中编程A1330可以使用ASEK20完成。有关ASEK20的更多信息，请参阅Allegro A1330样品程序员用户手册。图7是这个示例配置的输出。输出轮廓将保持低钳位(1 V和0.5 V)，直到20°旋转发生，然后每个模具将以不同的速率(50 mV/°和25 mV/°)附加60°，在这一点上，两个模具将保持高钳位20°。

图7:示例应用程序输出

使用样本程序员，有两种方法可以编程A1330。第一种方法是使用短笔划修剪选项卡（参见图8）。该方法将介绍在附录B中。其他方法是通过EEPROM选项卡。通过使用“EEPROM”选项卡，可以提供“短笔划修剪”选项卡中不可用的寄存器。

图7是一个常用的踏板位置输出示例。骰子2被设置为骰子1的50%;这通常是出于安全要求。微处理器将通过将第1个骰子和第2个骰子分开来验证角度读数。

A1330必须满足以下规格:

表6:EEPROM值

编程过程

1.启动程序并设置零角度:

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重新映射到磁铁当前角度位置的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°重新分配给这个位置。

2.eepm编程:EEPROM选项卡包含用户可用的所有寄存器。位于左上方的下拉菜单可以调整到所有内存位置，所有字段或短笔划字段。选择短笔划字段。

a.短笔画字段:在EEPROM选项卡上选择的短笔画字段菜单包含用于短笔画应用程序的寄存器集合。雷竞技最新网址为了实现示例应用程序，将表7中找到的值应用到EEPROM寄存器中。图11和图12是在EEPROM中找到的实际值。

注意:PREGAIN_OFFSET值是在任何增益或钳位值之前从A1330读取的初始角度。

图11:模具1(全尺寸)短行程
EEPROM设置

3.验证输出:为了验证EEPROM设置是否正确，将DMMS（数字万用表）连接到输出并扫描角度旋转。应通过更改PostGain_offset来完成需要对转换点进行的任何调整。Postgain_offset与增益值直接相关，例如，为了获得1°的模具1的机械变化，需要大约4°的PostGain_offset。

因此，这些是postgain_offset的所需值：

死1（满量程）

Postgain_offset =（20°×4） - 40°= 40°

死2（半比例）

Postgain_offset =(20°× 2) - 20°= 20°

通常，POSTGAIN_OFFSET被用作极端情况下的缓冲区。

4.设置最小和最大输入:在系统上设置最小和最大输入限制是为了警告用户磁铁已经进入了它不打算移动的位置。这些最小和最大输入的值是预增益值;因此，在本例中，适当的值可能是:

• MIN_INPUT = 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

应用例中使用的磁体为8mm（宽度）×3mm（厚度）N35镀镍稀土磁铁，其通过直径磁化;有关不同气隙的磁体强度，请参见图13。测试的空气间隙在1mm和1.5mm之间。

下面是使用前一节中的设置收集的结果和数据。

图13:用8mm圆盘磁铁测量气隙上的磁场强度

角度精度

确定A1330短笔划的准确性需要理想的情况。在此应用笔记中，图7所示的曲线将被视为理想的零误差输出曲线。为了准确比较，仅考虑线性斜率（减去两个转换点）。

图14采用下式9计算:

式9:角度误差

误差模1 =理想模1 -测量模1

错误芯片2 =理想模具2 - 测量模具2

A1330的标称灵敏度大约为12.5 mV /°;但是，因为每个模具具有不同的增益值，所以灵敏度相应地变化。对于模具1，输出新的灵敏度为50 mV /°，芯片2输出的灵敏度为25 mV /°。因此，为了在1°的角度误差范围内，每个输出必须分别在50 mV和25mV的理想输出范围内。

模1输出的最大误差为11 mV，半尺度输出的最大误差为13 mV。因此，每个输出都相当小于1°的误差，即第1模的误差为0.22°，第2模的误差为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:不同温度下的ENOB测量值

结论

A1330磁角传感器IC在短行程应用中工作得很好，当一个人需要在小于360°磁体旋转的全尺寸输出时。雷竞技最新网址基于chh的角度传感器ic，特别是A1330，非常适合短行程应用，因为它们可以在低或高磁场下工作。雷竞技最新网址小巧的8针TSSOP封装非常适合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，允许响应时间以分辨率交换。A1330传感器IC外部所需的组件非常少，是任何短行程应用的低成本解决方案。

附录A.

本附录强调了A1330可以完成的额外短行程配置。注意，此配置是实际输出的一般迭代。

配置一个

配置A是节气门位置感测的公共输出。添加在一起时，输出始终导致相同的值。这增加了冗余，通常需要安全要求。在微处理器内的检查可以验证输出并警告用户是否存在问题。

要实现配置A，请遵循以下步骤:

1. 连接ASEK20，使用软件门户中找到的A1330软件。
2. 检查COM口是否可以与软件通信。这可以通过软件窗口右下方的绿色条看到。如果工具条是红色的，单击它，就会出现一个新窗口。选择正确的COM端口并单击“OK”。
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. 在磁铁到位后，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，特别是PREGAIN_OFFSET，这一点就会很明显。
5. 选择“EEPROM”选项卡。在拉出菜单上，选择“短笔划字段”。这只是寄存器的寄存器涉及短程。

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.
短行程修剪选项卡是进入短行程输出编程A1330的网关。本附录将突出显示Short Stroke Trim选项卡的要点(图18)。有些寄存器在这个选项卡中不可用，即POSTGAIN_OFFSET、极性调整和MIN/MAX_INPUT。为了调整这些寄存器，请回到主文档。

使用短笔划修剪选项卡编程A1330

1. 使用Allegro A1330样本程序员打开，COM连接（由窗口右下角的绿色盒子表示），设备上电，直接位于设备上的磁铁，导航到左上角的短笔划剪裁选项卡窗口的角落。如何以学位或伏特思考输出有两种方法。出于此演练的目的，输出单元将处于伏特。这可以通过调整输出单元旁边的下拉菜单来操纵。通过将输出单元（和输入单位）从度到伏特改变，将存储在位置1和位置2中的值将被调整为正确的对应值（即359°≈4.75V）。
2. 随着输出单元更改为伏，窗口看起来像图19所示。位于“修剪”框中是几个选项：
   启动/停止读取
   一世。该方法实时读取，从磁体旋转中读取最小和最大的角度值。这可以用作放入输入位置中的值的替代方案。它将自动填充位置1和输入位置2。
   b.输入位置1、2
   i.输入位置为磁体旋转的度或伏特的预增益值。
   c.期望职位1和2
   一世。所需位置确定系统的增益。
   天。限制1和2
   i.这将调整HIGH_CLAMP和LOW_CLAMP值。
   e。限制动作 - 夹具和/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，验证输出是否正确选择“验证框中的”开始测试“。将出现在输入值和输出值上的灰线。由于磁体旋转，灰线将在两个条上移动到两个杆上的增益值。通过移动到操作选项卡并选择“开始读取”，将出现相对于时间的电压图。这可以用作所需输出的额外验证。