СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 Магнит Вал Плата электроники Обмотки статора Обмотки статора Магниты ротора ENC_ASIC2 Силовой драйвер Конт- роллер SSI, UVW Микросхема энкодера Экран Магниты ротора –200 –100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 –900 –800 –700 –600 –500 –400 –300 Нормальная компонента паразитной индукции магнитного поля, мкТл Угол окружности, град. Z = 5 мм, без экрана Z = 10 мм, без экрана Z = 5 мм, с экраном Z = 10 мм, с экраном 19 37 55 73 91 109 128 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 1 этого влияния. Данная задача сводится к оценке величины паразитного магнит- ного поля магнитов ротора в месте рас- положения платы с микросхемой энко- дера. Для такой оценки была создана трёхмерная модель, включающая четы- ре магнита NdFeB размером 5 × 5 × 8 мм, размещённых на окружности ради- усом 10 мм. Оценивалось магнитное поле на расстоянии 5 и 10 мм от магни- тов (такое расстояние достижимо при интеграции энкодера непосредственно в двигатель) на оси окружности вдоль радиуса, соответствующего располо- жению чувствительных элементов сен- сорной системы микросхемы энкоде- ра. Результатымоделирования показа- ли, что максимум паразитной индукции магнитного поля составляет ±800 мкТл для 5 мм и ±53 мкТл для 10 мм. Таким образом, при условии использования постоянного магнита 6 × 4 мм в рабо- чем зазоре магнитное поле составляет порядка 50 мТл и ошибка преобразова- ния, вызванная полем магнитов ротора, будет составлять 1,6% для удаления сен- сора 5 мм и 0,11% для удаления сенсо- ра 10 мм. Полученные данные говорят о необходимости экранировки микро- схемы энкодера от поля магнитов рото- ра для получения приемлемых значе- ний ошибки преобразования энкодера. В качестве экрана могут использоваться материалы с высокой магнитной про- ницаемостью, в том числе сталь. Разра- ботанная модель была дополнена экра- ном из стали толщиной 0,5 мм с отвер- стием под вал в центре, находящимся на расстоянии 2 мм от краёв магнитов (см. рис. 10). По результатам моделирования системы с экраном максимум индук- ции магнитного поля снизился до ±24 мкТл для удаления 5 мм и ±33 мкТл для 10 мм. Таким образом, данный про- стой экран позволяет снизить ошиб- ку преобразования до 0,048% для 5 мм и 0,066% для 10 мм. Моделирова- ние показывает, что простой экран из магнитомягкого материала позволяет снизить уровень паразитной индукции магнитного поля до уровня, необходи- мого для получения ошибки на уров- не 11 разрядов. Графики зависимости нормальной компоненты паразитной индукции магнитного поля модели без экрана и с экраном приведены на рисунке 11. З АКЛЮЧЕНИЕ Разработанная микросхема одно- кристального энкодера ENC_ASIC2 позволяет создавать малогабаритные быстродействующие датчики углового положения с разрешением 4096 отсчё- тов на оборот. Проведённый анализ показал необходимость экранировки для получения прецизионных харак- теристик при интеграции микросхемы внутрь двигателя на постоянных маг- нитах. Полученные зависимости пара- метров магнитной системы позволят упростить создание датчиков положе- ния на основе микросхемы ENC_ASIC2. Л ИТЕРАТУРА 1. ENC_ASIC2. БИС однокристального маг- нитного энкодера положения. Предвари- тельная спецификация. АО «ЗНТЦ». 2015. www.zntc.ru/capabilities/design-center/ products/2-encoder-position.php. 2. ГОСТ Р 52956-2008. Материалы магни- тотвёрдые спечённые на основе спла- ва неодим-железо-бор. Классификация. Основные параметры. 3. ГОСТ 21559-76. Материалы магнитотвёр- дые спечённые. 4. Щерба А . Магнитные энкодеры производ- ства Austriamicrosystems. Позиционирова- ние магнита над корпусом микросхемы. Компоненты и технологии. 2008. №7. 5. Энкодер углового положения магнитный ЭУПМ-360-М1. Спецификация. АО «ЗНТЦ». 2014. www.zntc.ru/research/sensors. Рис. 9. Применение ENC_ASIC2 для управления электродвигателем по датчику положения ротора Рис. 10. Модель для оценки влияния паразитной индукции магнитного поля для магнитов ротора двигателя Рис. 11. Нормальная компонента паразитной индукции магнитного поля для модели ротора без экрана и с экраном вдоль окружности сенсорной системы микросхемы энкодера