СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 Один оборот магнита Регистр JTYPE_SET[11:0] ANGLE/6 ANGLE/6 ANGLE/6 ANGLE/6 ANGLE/6 ANGLE/6 Регистр ANGLE[11:0] Выход INDEX Выход U Выход V Выход W Выход JTYPE Аналоговый выход 2,35 (PHI_MAX[11:0]/4095) 2,35 (PHI_MIN[11:0]/4095) 4095 0 Блок автоматической регулировки усиления Сенсорная система Синусно-косинусный канал Источник опорного напряжения MFS AALM Gain, offset Gain, offset AAHM AGC_exC COSn AOUT U V W PWM A/DIR B/STEP Index Index_MT MISO MOSI MA CSn CFG JTYPE Ex_Int EX_ RES CW/ CCW ZRP SLEEP VPP ECLK SCLK CAL_OUT VDD3A VDD3A VDD3D VDD3D VDD5 VDDH VDDH DGND AGND VREF_A ATSTO COSp SINn SINp Калибровочный канал Стабилизатор Reset Блок цифровой обработки Следящий преобра- зователь Датчик температуры 9 бит Цифро- аналоговый преобра- зователь Тестовый блок Тактовый генератор MFS – Аналоговая индикация индукции магнитного поля; AALM, AAHM – Цифровые выводы индикации недостаточной и избыточной индукции магнитного поля; AGC_exC – Выход амплитудного детектора; SINp, SINn, COSp, COSn – Синусно- косинусный выход; AOUT – Аналоговый выход; U, V, W – Выходы UVW-интерфейса; PWM – Выход ШИМ; A/DIR, B/STEP, Index, Index_MT – Инкрементальный выход; MISO, MOSI, MA, CSn – Выводы SPI/SSI- интерфейса; CFG – Вход выбора режимов работы SPI- интерфейса; JTYPE – Выход компаратора угла; Ex_Int – Выход прерывания; EX_RES – Вход сброса; CW/CCW – Вход выбора направления вращения; ZRP – Вход установки нулевого положения; SLEEP – Вход включения «спящего» режима; VPP – Вход напряжения программирования; ECLK, SCLK – Входы для подачи внешней тактовой частоты; CAL_OUT – Выход калибровки; VDD3A, VDD3D, VDD5, VDDH – Выводы питания; DGND, AGND – Выводы земли; ATSTO – Аналоговый тестовый вывод; VREF_A – Выход опорного напряжения материала SmCo. Для изделий специаль- ногоназначения, работающих в услови- ях воздействия высоких температур, кор- розии и требующих очень длительный срок службы, рекомендуется использо- вать магнитыиз материала SmCo. Необходимо отметить, что узел кре- пления магнита к валу должен быть выполнен из неферромагнитного мате- риала для исключения искажения в рас- пределении магнитного поля из-за замыкания силовых линий в ферро- магнетике [4]. М ИКРОСХЕМА ОДНОКРИСТАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ЭНКОДЕРА Структурная схема разработанной микросхемы магнитного энкодера приведена на рисунке 5. Микросхема содержит сенсорную систему на осно- ве интегральных элементов Холла, рас- положенных по окружности кристалла. Сигналы с сенсорной системы обраба- тываются таким образом, чтоформиру- ется синусно-косинусный сигнал, фаза которого пропорциональна угловому положению магнита. Спроектирован- ная сенсорная система не чувствительна к постоянному магнитному смещению в пределах ±15…±30 мТл (в зависимости от амплитудыполезной составляющей магнитного поля). Кроме того, микро- схема имеет канал индикации CAL_OUT, амплитуда на выходе которого пропор- циональна механическому рассовме- щению центров магнита и сенсорной системы. Для поддержания постоянной амплитуды сигнала на выходе сенсор- ной системымикросхема включает блок автоматической регулировки усиления, при этом индикация силы магнитного поля доступна на выходе MFS в анало- говом виде и через SPI в цифровом виде. Для преобразования синусно-коси- нусного сигнала в код положения используется быстродействующий сле- дящий преобразователь оригинальной конструкции. Следящий преобразова- тель преобразует сигнал в 12-разряд- ный код положения с номинальным быстродействием 250 нс, что соот- ветствует частоте вращения магнита 60 000 об/мин. По результатам измере- ний максимальная скорость преобразо- вания может быть увеличена до 150 нс путём перестройки частоты тактового генератора микросхемы. Сигнал со следящего преобразова- теля после дополнительной обработ- ки поступает на выход микросхемы. Для передачи абсолютного кода поло- Рис. 5. Структурная схема микросхемы ENC_ASIC2 Рис. 6. Диаграмма работы микросхемы ENC_ASIC2, где PHI_MIN[11:0], PHI_MAX[11:0], JTYPE_SET[11:0], ANGLE[11:0] – регистры настройки микросхемы