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英飞凌价廉质优,易于操作的传感器开发套件问世

新闻管理员 发表于 2017-12-06

虽然磁性传感器相关的设计产品已经有了一些开发套件,但它们价格昂贵,每套约500欧元,开发套件甚至不含所需的磁铁/传感器。在此背景下,作为Product2System计划的一部分,英飞凌正在推出各种价廉的开发套件,每套约20欧元,可轻松评估其传感器。开发人员在设计的初始阶段就必须确定所选的传感器是否符合性能要求。因此,他们需要进行简捷快速的性能检查。之后,需定义与不同设计参数有关的工作范围。所需的磁铁也需到位。最后一步是确保传感器能够被实际制造。

 

各种评估套件,如“3D Magnetic Sensor 2Go”,“Current Sensor 2Go”和“Speed Sensor 2Go”旨在让开发人员在设计初期了解传感器在相应应用中的工作原理,帮助他们轻松进入设计阶段。评估套件目前支持可检测三维位置的3D“TLV493D”磁性传感器,“TLI4970”电流传感器和“TLE4922”速度传感器。


准确的三维感测

TLV493D 3D磁性传感器可以检测X,Y和Z三个方向的磁场,从而可靠地感测三维,线性和旋转运动。因此它广泛用于汽车,工业和消费电子应用。

 

该款产品可用于操纵杆和控制组件(如白色家电、多功能按钮),电表(防篡改),以及其他需要进行准确的角度测量或低功耗的应用。因为将开发重点放在核心需求、准确的三维磁场感测和低功耗上,所以传感器是一个采用小型封装的小巧芯片。以TLV493D-A1B6为例,它所采用的TSOP-6封装只有2.9 mm x 1.6 mm大小,令当今市场的其他3D磁性传感器望尘莫及。

 

三维感测可通过将纵向和横向霍尔板都整合在传感器芯片上实现。纵向霍尔板可以检测x和y方向的平面磁场分量。横向霍尔板可以检测垂直方向的磁场分量(z方向)。

 

TLV493D-A1B6传感器的主要开发目标之一是低功耗。通过采用低功耗振荡器这样的创新设计技术,该传感器的功耗被降低到只有几毫微安的最低水平。该传感器可通过快速的两线标准I²C接口提供一个数字输出端,从而使其能够工作在总线模式,并在传感器和微控制器之间实现双向通信。

 

“3D Magnetic Sensor 2Go”开发套件搭配3D磁性传感器,可于数分钟内完成第一次磁测量。该评估板采用内建 ARM® Cortex®-M0处理器的英飞凌32位微控制器XMC1000。开发套件具有高效设计所需的所有组件和功能,包括调试器。此外,该评估板还搭载了一个XMC4200微控制器,用于调试和USB通信。该套件的供电和与图形用户界面(GUI)的通信都经由一个微型USB连接器实现。评估板还包括显示电源和调试状态的LED液晶屏以及用户可配置的LED,电压控制器,反向电流二极管和ESD保护二极管。使用排针,还可将评估板连接到示波器或外部微控制器。

 

开发套件还包括一个可以手动放置的磁铁。英飞凌提供可安装在评估板上的磁铁支架。

 

英飞凌官网有一套特殊的在线开发工具(https://design.infineon.com/3dsim/)可模拟典型传感器应用-角度测量/线性位置测量和操纵杆。对于以上每种应用,该套工具提供了2类可供选择的磁铁选项:预先定义或用户自定义的磁铁。在线模拟工具可用于定义磁铁,磁铁运动和传感器位置。传感器检测到磁铁运动,发送相应的信号至输出。用户可以选择角度测量的具体运动形式,如磁铁旋转,线性运动以及操纵杆应用特有的运动,包括3D磁铁运动。该工具自动计算每个传感器位置三个方向上的磁场方位。

 

该开发套件的软件包还包括PC图形用户界面以及存储在闪存中用于与微控制器上的3D传感器进行通信的固件。Segger J-Link USB驱动将PC与评估板相连。

 

使用3D Magnetic Sensor 2GO,可以调整各种操作模式,例如x,y和z方向上测量值的更新率。这意味着电流消耗也是可调整的。

 

电流测量更容易

TLI4970是基于英飞凌霍尔效应技术的高精度电流传感器,在其母线低压侧和微控制器接口高压侧间有电气隔离。该产品采用了不含磁通集中器的“无铁心”结构(如开环配置),不仅显著减小了元件的尺寸,同时还避免了迟滞效应。TLI4970采用了数字化技术,无需外部校准或额外组件,如模数转换器,运算放大器或参考电压。因此,它简化了设计并减少了PCB板空间和成本。

 

该款芯片采用小型SMD封装(7.0 mm x 7.0 mm),在其温度范围和使用寿命内可保持极佳的精准度(1.6%),电流测量最大偏移误差不超出75 mA。此外,TLI4970还具有过流检测功能(电流阈值可调)以及可编程滤波器。典型电流消耗为12 mA。

 

TLI4970采用了差分测量原理,可防止外部磁场干扰。传感器具有独立的测量温度和机械应力结构。通过在工作期间独立测量这两个参数,该传感器可被长期有效补偿。而这正是实现长期稳定测量的基础,因此适用于高效,可靠和成本优化的转换器或驱动器。

 

在太阳能转换器,具有功率因数校正(PFC) 、充电器或电气驱动器的电源应用中,TLI4970可测量的交流电和直流电限值为±50 A。非接触式测量技术不会造成任何额外损耗,因此,它是低功耗设计(Rp <0.6mΩ)的理想选择。受益于集成的杂散磁场抑制技术,该传感器对外部磁场具有极强的抗干扰性。

 

除了精确的电流测量之外,TLI4970还提供有效的保护,如,保护功率放大器。例如,外部短路可能触发临界过电流。为了最大程度缩短延迟,TLI4970提供一个并行信号路径。这意味着传感器在1.8 µs内就能检测出错误。系统开发人员可通过电路中的可编程低通滤波器,对传感器的电流值和后续的过滤操作进行编程,以对电流阀值进行微调,更好地满足系统应用需求。因为母线集成到SMD封装,因此,传感器在交货时就可完全被校准。

TLI4970 是首批可通过16位数字SPI接口传输测量值的电流传感器之一。例如,它集成了差分放大器,滤波器和信号处理等功能,因而能测量的工作电压最高可达600 V ,测试电压最高可达3600 V ,并同时提供电气隔离。

 

TLI4970电流传感器开发套件已开始供货,即易于操作的Current Sensor 2GO。该套件与3D Sensor 2GO套件有类似的特性,包括:

-TLI4970-D050T4 (具有数字接口的电流传感器),

-XMC1100 (采用ARM® Cortex®-M0处理器),

-板载J-Link Lite调试器 (基于 XMC4200 微控制器),

-经USB实现供电 (Micro USB), ESD 反向电流保护,和

-GUI(免费下载链接:www.infineon.com/current-sensor)

 

快速测量

 霍尔传感器TLE4922通过测量磁场变化来检测(铁)磁结构的运动和位置。这种结构可以是磁性编码器车轮或铁磁齿轮。TLE4922支持使用简易,性价比高的背磁,同时提供高气隙性能和相位精度。该传感器在耐振动和气隙跳跃方面也非常强劲,可以在高达8 kHz的频率范围内实现精确的速度检测。

 

TLE4922特别适用于TIM(Twist Independent Mounting)配置。因此,它可以取代汽车或两轮车应用中的被动式VR(可变磁阻)传感器。它还具备良好的防抖动性能。

 

此外,该传感器还提供诸多保护功能,防止短路,过温和反向电压。其良好的电磁兼容性(EMC)和ESD稳健性使其适用于恶劣工作环境。该传感器采用4引脚SSO-4-1封装。

 

对于基于TLE4922的应用,其操作简易的Speed-Sensor-2GO套件已上市。该套件由传感器(TLE4922-XAN)和背磁(Bomatec的铁氧体磁体)组成。使用USB连接器可轻松将其连接到个人电脑。GUI型的评估工具可以根据气隙,温度和频率等参数在实际应用中捕获并显示数字和仿真模拟数据。

使用TLE4922,该套件可从内部连接到现有模块或由客户组装的其它模块。该套件还可用作磁场处理的映射工具。开发人员可利用TLE4922评估与齿轮相关的模块定位。

 

开发套件,Arduino shield和仿真工具

除了提供可检测3D位置,电流和速度的Sensor 2Go开发套件之外,英飞凌将来还会提供类似的角度传感器评估解决方案。下列网址的文档和Arduino shield可提供更多设计支持:https://github.com/infineon/XMC-for-Arduino。在线仿真工具还可以帮助选择适合不同应用的产品。一旦选定应用,用户可以使用各种磁铁和传感器参数展开计算,以模拟磁场。此外,这些工具还有助于确定最佳气隙,具体取决于磁铁及其剩磁。对于角度传感器,在线工具可用于根据装配公差确定最大角度误差。


查看完整图文版本,请点击:

https://www.infineon-autoeco.com/Public/GetDocFile/6/14

 

其它链接:

www.infineon.com/sensors

www.infineon.com/makers

 

作者简介

Sigmund Zaruba是英飞凌德国应用工程师,他是传感器方面的技术专家,在3D磁性传感器和霍尔传感器方面有非常丰富的经验。


 

 

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