AS5304 / AS5306 - lineární magnetické kodéry s inkrementálním výstupem a rozlišením 25μm / 15μm

Lineární magnetické enkodéry (správně česky jsou to však "kodéry") od austriamicrosystems. AS5304/AS5306 jsou obvody s integrovanými Hallovými senzory určené k měření lineárního nebo rotačního pohybu. Díky pevnému rozlišení tyto součástky nepotřebují žádnou konfiguraci nebo jiné nastavení. Obvody umožňují sestrojit aplikace pro mechanické systémy, kde například nelze umístit snímač otáček na konec rotující součásti (jako je třeba dutá hřídel). Místo toho je obvod pro snímání upevněn mimo osu pod magnetický multipólový prstenec.

Oba obvody AS5304/AS5306 lze rovněž použít pro snímání lineárního pohybu , kdy je obvod umístěn pod lineární multipólovou magnetickou pásku.
Komunikace s procesorem probíhá přes index výstup a inkrementální A/B výstupy poskytující 40 impulsů pro jednu periodu magnetického pole.

Použije-li se např. 32pólový magnetický prstenec, obvody AS5304/AS5306 mohou poskytnout rozlišení 1280 impulsů/otáčku, což je ekvivalentní 5120 pozicím/otáčku, nebo-li 12,3 bitu. Maximální rychlost otáčení v této konfiguraci je 9375 ot/min.
AS5304 vyžaduje multipólový magnet s délkou jednoho páru 4 mm, AS5306 vyžaduje délku páru 2,4 mm. Jedním párem se rozumí jeden magnetický sever a jeden jih se stejnými délkami.

Aby bylo možné interpolovat multipolový magnet do mnoha stejně dlouhých kroků, je zapotřebí minimálně 2 (ideálně 4) lineárních Hallových senzorů. Na rozdíl od Hallových spínačů, které mají digitální výstup, lineární Hallovy senzory poskytují analogové napětí, které je proporcionální velikosti magnetického pole kolmého k povrchu senzoru. V případě magnetické multipólové pásky (viz. obr. 1) každý senzor generuje při pohybu pásky nad soustavou senzorů napětí sinusového tvaru.

Obr. 1: Interpolace s použitím lineárních Hallových senzorů

Jsou-li od sebe lineární Hallovy senzory vzdáleny na 1/2 délky magnetického pólu, pak jsou generované sinusové signály fázově posunuty o 90°. Tyto signály jsou následně digitalizovány v A/D převodnících a přivedeny do DSP procesoru, který provádí vektorovou transformaci z pravoúhlých souřadnic do polárních souřadnic a výsledkem je úhel (=fáze) a velikost. Velikost úhlu je hodnota mezi 0°a <360° a je proporcionální relativní poloze magnetického páru vzhledem k soustavě Hallových senzorů. Opakuje se od 0°a <360° pro každý magnetický pár. V obvodech AS5304 a AS5306 je informace o velikosti úhlu rozdělena do 160 kroků (pro každý magn. pár) a dále do 40 kvadraturních impulsů.

Z toho vychází rozlišení:

Rozlišení = délka magn. páru / 160
Pro AS5304: rozlišení = 4.0 mm / 160 = 0.025mm = 25μm
Pro AS5306: rozlišení = 2.4 mm / 160 = 0.015mm = 15μm

Informace o velikosti (magnitude) je proporcionální síle magnetického pole a závisí jednak na vzdálenosti od magnetu, na síle magnetu a na okolní teplotě (obecně velikost magn. pole klesá se vzrůstající teplotou).

Obr. 2: Schéma zapojení

Oba obvody se vyrábí ve dvou variantách - provedení A je push-pull výstup a provedení B je výstup s otevřeným kolektorem.

Obvody AS5304/AS5306 lze napájet napětím od 4,5 V do 5,5 V. Obvody lze provozovat v širokém  rozsahu teplot -40 až +125°C (automotive) a jsou dodávány v SMD pouzdru TSSOP-20.  

Orientační cena AS5304/AS5306 při 100ks: 97,00 Kč bez DPH/kus
Magnetické pásky - nabídka zde.

Ke stažení:

   Datasheet AS5304/5306:  AS5304/5306 Datasheet
  Stránky výrobce austriamicrosystems:  www.austriamicrosystems.com