СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 53 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 Микросхема ENC_ASIC2 Магнит Вал Подшипник Z Y Z жения используется интерфейс SPI/ SSI. Микросхема также поддерживает инкрементальный интерфейс, ШИМ, линейный аналоговый, трёхфазный UVW-интерфейс и сигнал компаратора угла. Также микросхема включает счёт- чик оборотов, позволяющий форми- ровать многооборотный код положе- ния с программируемым количеством оборотов до 1024 и выдачей отдельно- го многооборотного сигнала опорной метки инкрементального интерфейса. Диаграмма работы микросхемы пока- зана на рисунке 6. Микросхема позволяет смещать элек- трическое угловое положение относи- тельно механического на любой угол в пределах одного оборота путём запи- си числового значения смещения в спе- циальный регистр. Кроме того, текущее положение может быть установлено в качестве нулевого по фронту логи- ческого сигнала с входа ZRP. Для удоб- ства использования микросхема имеет отдельный логический вход установки электрического направления вращения CW_CCW. Микросхема включает интегрирован- ный температурный сенсор разреше- нием 8 бит, показания которого могут быть считаны через SPI-интерфейс. Температурный сенсор может приме- няться для диагностики температурно- го режима датчика и выдачи команды аварии при выходе температуры за пре- делы рабочего диапазона. Основные параметры микросхемы приведены в таблице. П РИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДАТЧИКОВ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ Базовая конструкция датчика углово- го положения показана на рисунке 7, части корпуса скрыты. Представлен- Основные параметры микросхемы энкодера ENC_ASIC2 Параметр Значение Напряжение питания, В 5/3,3 ± 10% Разрешение преобразования, бит (град) 12 (0,09) Абсолютная ошибка преобразования, град ±0,35 Время преобразования, нс 250 (150*) Скорость слежения, об/мин > 60 000 Ток потребления, мА 30 Ток потребления в режиме синусно-косинусного сенсора, мА 15 Максимальная частота интерфейса SPI/SSI, не менее, МГц 4 Разрешение встроенного температурного сенсора, °С 1,5 Счётчик оборотов 1–1024 Диапазон рабочих температур, °С –60…125(150**) Диапазон индукции магнитного поля, мТл 20–80 Постоянное смещение магнитного поля, мТл ±15 Примечания: * Значение ошибки преобразования не гарантируется. ** Кратковременно. ная конструкция применяется в энко- дерах ЭУПМ-360-М1 [5], выпускаемых АО «ЗНТЦ» и применяемых для управле- ния рулями малого речного транспорта. Важной особенностью конструкции представленного магнитного энкоде- ра является возможность отделить пла- ту электроники с микросхемой энко- дера от вала с магнитом с помощью немагнитной (например, алюминие- вой) перегородки. Это обеспечивает высокую степень защиты электрони- ки от воздействия окружающей среды и позволяет создавать полностью герме- тичные энкодеры углового положения. Однокристальное решение с мини- мумом навесных компонент позволя- ет создавать датчики углового поло- жения с очень малыми габаритами. На рисунке 8 показана конструкция пла- ты энкодера с минимальными разме- рами. Диаметр платы составляет всего 20 мм. Данная плата энкодера питает- ся от напряжения 5 ± 0,5 В и обеспечи- вает выдачу угловых данных по интер- фейсу SPI, аналоговому выходу и инкре- ментальному интерфейсу. Одна из основных областей при- менения однокристального энкоде- ра – использование его в качестве дат- чика положения ротора, интегриру- емого непосредственно в двигатель (см. рис. 9). Микросхема обеспечивает выдачу кода абсолютного положения по интерфейсу SSI и трёх сигналов UVW- интерфейса со сдвигом 120 ° друг отно- сительно друга для коммутации обмо- ток статора (эмуляция сигналов систе- мы на основе трёх датчиков Холла). Так как сигналыUVWпреобразуются непо- средственно из кода положения, то кон- троллеру нет необходимости проводить дополнительные вычисления. Благода- ря высокому разрешениюпреобразова- ния обеспечивается лучшая управляе- мость двигателем по сравнению с систе- мами на трёх датчиках Холла. Важный вопрос для применения раз- работанной микросхемы в качестве дат- чика положения ротора электрических двигателей, особенно с ротором на постоянных магнитах, – степень вли- яния поля магнитов ротора на ошибку преобразования и способы устранения Рис. 7. Конструкция датчика углового положения на основе ENC_ASIC2 Рис. 8. Конструкция малогабаритного датчика углового положения на основе ENC_ASIC2