各类角度传感器对比

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各类角度传感器对比

2024-07-12 13:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

1、传感器方案行业内调研

角度测量传感,按照测量原理分为电容式、磁式,光式;

1.1 电容式编码器

原理:电容式编码器通过将角度的变化转化为电容容值,通过测量电容获取角度测量值。

优点:量程大,分辨率高,非接触的测量方式无磨损

缺点:受电磁干扰影响,对环境湿度敏感;如果选择电容式编码器,需要在电磁屏蔽与结构密封上做考虑

厂商:电容式编码器供应商主要有西克、多摩川、盈动科技等

1.2 光电式编码器

原理:通过在玻璃或者金属盘刻录栅格,采用光电式方法检测栅格数量测量角度

优点:分辨率高,精度高,非接触的测量方式无磨损,抗电磁干扰能力

缺点:玻璃码盘容易受振动影响,且对灰尘污渍敏感;如果选择光电式编码器,需要在结构缓冲上做考虑,同时也需要考虑密封

1.3 磁性编码

原理:磁性编码两种测量原理,一种是基于磁阻式,一种是霍尔式;磁阻式是将磁感转化为电阻,霍尔式,磁感转化为电实现测量

优点:耐冲击,抗振

缺点:受电磁感,对温度敏感,分辨率和精度相对较低,不及光学和电容式,如果选择磁性编码器,需要接收它的低精度,同时需要做电磁屏蔽,温度补偿。

2、传感器参数指标行业内调研

由于我们应用是在低转速情况下,响应时间不是重点考虑的;同时,我们应用环境比较恶劣,所以在结构上结构会做高密封等级。所以,精度是主要考虑的参数,而不是分辨率。

2.2 磁性编码参数指标对比 2.2.1 磁阻式的角传感器

厂商主要有Infineon,TDK,AD等,对三个厂家的角传感芯片调研:

(1)Infineon厂家的TLE50xx系列种类较多,以其中精度参数较优的说明TLE5014系列来说,手册阐明在温度范围【-40℃~+85℃】的非查表最大误差是0.9°、查表(校正)最大误差为0.65°;而在温度【-40℃~+125℃】的非查表最大误差是1.0°、查表(校正)最大误差为0.85°;而这个误差是在Bz为0mT,磁场强度控制在【33mT~55mT】的情况下得到的,同时没有包含磁轴中心与传感器中心的偏心等误差,考虑磁轴中心与传感器探测中心的偏心,误差可参考如下图所示:

同时也要控制磁铁与传感器的间隙,间隙不同误差也不一样,可以参考如下(横坐标是磁偏心,纵坐标是角度误差,而不同的颜色代表不通的间隙):

因此,综合以上误差参数,Infineon这款传感器在全温范围内保证1°的偏差很难,实际也做不到磁轴中心轴和磁感器中心偏差小于10um

(2)TDK厂家

TDK 有多个系列,其中TAS系列在全温度范围内的最优误差在±0.6°~0.8°;TDA系列在全温范围内的误差最佳可到±0.3°(多次旋转校正),若没有多次旋转校正,最优误差在±0.7°。

(3)AD厂家

AD厂家的磁阻传感器系列主要是ADA系列的,这类产品在没有校正前,最大误差为5°,单点校正后典型误差为±0.7°;

(4)根据上述比较知名厂家的描述和说明,磁阻式传感器测角度要达到±0.5°角度误差时,需要很多前提条件,而且难以达到

2.2.2 霍尔式的角传感器

厂商主要有ams AMG ,Melexis,Allego,Magntec等厂

(1)ams AMG厂

ams AMG厂51系列的传感器在角分辨率方面多能做到12bit的分辨率,即0.08°,但是非线性度误差在全温范围达到±1.2°;

(2)Melexis厂

Melexis厂的MLX90xx系列的非线性误差在±1.2°

(3)Allego厂

Allego厂商 A133x系列的在环境温度25℃可以做到±0.6°的误差,温度在+150℃时,误差在±1.75°

(4)RLS 厂

RLS厂生产的AM8192,分辨率可达到13bit,整个非线性度由多部分组成。综合多个非线性误差,最优化的误差为:±0.7°

本身原理性误差:±0.15°;

磁轴中心与磁传感中心的偏差为0.15mm时,非线性误差为:±0.15°

 

5V供电系统引起的非线性误差为:±0.12°

 

 磁铁与芯片在高度上的差异,引起的误差在:±0.08°

 

温度引起的误差在:±0.2°;

2.2 电容式编码器参数指标对比

(1)CUI Device厂商

 CUI Device厂的电容式编码器精度可到0.2°,安装形式如下:



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