用于电子动力转向的环形磁铁转速传感

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作者：Dan Dwyer，首席系统工程师

正确控制电动助力转向（EPS）系统需要来自转向输入轴的速度和方向信息。这种控制通常来自高分辨率的速度信息和相当粗糙的位置信息。

图1。典型EPS系统

双多极环形磁铁可与霍尔效应双输出开关和锁存器矩阵一起使用，以提供所需的所有信息。图2显示了磁铁的配置，它有一个由南北两极交替组成的高分辨率外圈和一个由两极交替组成的低分辨率内圈。

为了确定旋转磁铁的方向，采用了单霍尔效应传感器集成电路，两个独立的双极霍尔元件（a和B）具有双输出。（参见图3。）由于两个霍尔元件在IC表面相隔一定距离，旋转磁铁产生的信号存在相位滞后。

图2。双分辨率环形磁铁

图3。环形磁铁双输出，双极霍尔效应装置

在适当的磁极间距下，产生的输出信号（图4中的元素A和元素B）是正交的，并且经过处理以提供两种状态的方向信息。本例中使用的设备（双输出双极开关）的元件间距为1.5 mm。最佳磁极间距在元素a中提供峰值信号，在元素B中提供零信号。该间距对应于交替磁极之间约等于3.0 mm的尺寸，或6 mm的磁极周期。

图4。A1230正交输出

为了获得绝对位置信息，必须从单独的霍尔效应锁存传感器IC的输出生成状态机。通过适当的封装放置，在不同封装中的器件可以诱导在双元件器件的信号对中诱导的相同相位延迟。如果将两个器件封装放置在与磁极周期相对应的角位置，那么两个集成电路的输出将完全同相。然而，如果封装间距是1.25×（T/2），其中T是磁极周期，那么输出将是正交的。这将适用于该期间的任何倍数，例如2.25×（T/2）、3.25×（T/2）或4.25×（T/2）。

要生成提供级联相位延迟的设备输出矩阵，必须将每个设备放置在磁极周期的递增分数倍处。例如，要得到三个具有级联输出的设备，设备#1可以放置在任何位置，设备#2可以从设备#1放置1.33×（T/2），设备#3可以从设备#1放置1.67×（T/2）。

但是，根据封装尺寸和磁铁尺寸，可能无法将设备封装放在非常靠近的位置。如果磁极相当一致，这种限制就不是问题。对于可重复的磁剖面，乘法因子的分数部分是确定封装位置的唯一相关值。利用前面的三个传感器集成电路的例子，对于设备#2和设备#3的位置分别为1.33×（T/2）和2.67×（T/2），可以实现期望的级联输出。见图5。

图5。三台A1220设备的矩阵

对于三个交替的南北极对的粗略磁剖面，使用三个单独的霍尔效应锁存器可提供六个离散的状态组合（a到F），每个磁铁旋转三次。如果控制器可以跟踪给定包所在的120°区域，则系统位置分辨率为20°。该矩阵的一个优点是能够检测逻辑上从未发生的两种故障情况（LLL和HHH）。见图6和表1。

图6。三个闩锁装置的状态图

表1。三个闩锁装置的状态图
角位置 (°)	设备#1	设备#2	设备#3	区域
0 - 20	我	小时	小时	A
20 - 40	我	小时	小时	B类
40 - 60	我	小时	我	C级
60 - 80	小时	小时	我	D级
80 - 100	小时	我	我	电子
100 - 120	小时	我	小时	F级
120 - 140	我	我	小时	A
140 - 160	我	小时	小时	B类
160 - 180	我	小时	我	C级
180 - 200	小时	小时	我	D级
200 - 220	小时	我	我	电子
220 - 240	小时	我	小时	F级
240 - 260	我	我	小时	A
260 - 280	我	小时	小时	B类
280 - 300	我	小时	我	C级
300 - 320	小时	小时	我	D级
320 - 340	小时	我	我	电子
340 - 360	小时	我	小时	F级
挪威	我	我	我
挪威	小时	小时	小时

替代解决方案

快板™ 还提供了双输出双极开关的补充设备。A3423内部处理来自两个霍尔元件的输出信号，并提供两个分别代表速度和方向的独立信号。A3423的使用使得不需要外部处理电路来建立数字方向值。

建议的快板装置

表2。建议的快板装置
快板零件号	温度范围	包类型	卷带式可用	评论
A1212型	E、我	中尉，UA	是的	灵敏闩锁
A1214号	E、我	左侧，UA	是的	灵敏闩锁
A1220型	E、我	左侧，UA	是的	非常灵敏的闩锁
A1221型	E、我	左侧，UA	是的	灵敏闩锁
A1230型	E、我	K、我	是的	双输出双极开关

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