Г.В. Прокофьев, В.Г. Стахин, к.т.н., А.А. Обеднин, Н.А. Дюжев, к.ф.м.н., А.С. Юров, Н.С. Мазуркин

1. Создание магнитных датчиков углового положения на основе отечественной специализированной БИС преобразователя фаза квадратурного сигнала - код положения К1382НХ045 Г.В. Прокофьев, В.Г. Стахин, к.т.н., А.А. Обеднин, Н.А. Дюжев, к.ф.м.н., А.С. Юров, Н.С. Мазуркин

2. ПРОБЛЕМА Различные датчики углового положения являются обязательным компонентом в автоэлектронике, промышленной автоматике, робототехнике, продукции ВПК. Широкое распространение получили датчики на магнитном эффекте, используя в качестве чувствительных элементов магниторезисторы или элементы Холла и обрабатывая их сигнал на микросхемах общего назначения или микроконтроллерах. Для снижения себестоимости изделий и их массогабаритных характеристик актуальным является использование специализированных микросхем обработки сигналов для таких датчиков. В связи с этим ЗАО «ЗНТЦ» была разработана специализированная микросхема преобразователя фазы квадратурного сигнала в код положения К1382НХ045. Разработанная микросхема позволяет создавать компактные магнитные датчики углового положения. 2

3. Описание БИС К1382НХ045 • Работает с чувствительными элементами, преобразующими сигнал о положении в синусно-косинусный сигнал (AMR-сенсоры KMZ41, МРС-20, дискретные магниторезисторы и элементы Холла с ортогональным расположением). • Требует минимума внешних компонент (один конденсатор) • Встроенный программируемый усилитель – подстройка смещения и усиления • Разрешение 12 (13) бит • Скорость преобразования 300 (16) мкс • Цифровой аппаратный модуль вычисления кода положения • Подстройка нулевого положения, крутизны преобразования, ограничительных уровней, направления вращения • Сохранение настроек в EEPROM • Выходы – аналоговый линейный, SPI, OWI (однопроводной) • Идентификатор кристалла 32 бит 3

4. Структурная схема БИС К1382НХ045 4

5. Передаточная характеристика БИС К1382НХ045 5

6. Сравнение с конкурентом

7. Применение БИС К1382НХ045: Датчик положения дроссельной заслонки Требования к датчику • Напряжение питания 5 В • Ток потребления не более 12 мА • Конструктив – стандартный для автомобилей ВАЗ • Выход – линейный аналоговый • Диапазон измеряемого угла 21-55 град • Угол наклона кривой 0.1071 • Нелинейность не более ±2% • Настройка датчика – по однопроводному интерфейсу, совмещенному с аналоговым выходом 7

8. Применение БИС К1382НХ045: Датчик положения дроссельной заслонки Сенсор – квадратурный AMR-магниторезистор МРС-20 (аналог KMZ41) K1382HX045 8

9. Применение БИС К1382НХ045: Датчик положения дроссельной заслонки Характеристики датчика дроссельной заслонки 9

10. Применение БИС К1382НХ045: Энкодер углового положения абсолютный Требования к датчику • Напряжение питания 10±10% В • Ток потребления не более 30 мА • Диаметр 45 мм, длина 50мм, вал 8 мм • Диапазон измеряемого угла 360 град • Интерфейс - SPI • Ошибка преобразования не более ±1град 10

11. Применение БИС К1382НХ045: Энкодер углового положения абсолютный 11

12. Применение БИС К1382НХ045: Энкодер углового положения абсолютный График ошибки преобразования на полный оборот энкодера 12

13. Заключение • Разработанная БИС К1382НХ045 обладает конкурентоспособными характеристиками по сравнению с зарубежными разработками. • БИС К1382НХ045 работает с различными чувствительными элементами такими как квадратурные магниторезисторы и дискретные элементы Холла. • БИС К1382НХ045 позволяет создавать датчики положения с конкурентоспособными характеристиками на полностью отечественной элементной базе. Образцы микросхемы вместе со средствами отладки предоставляются бесплатно для исследований возможности применения. 13

14. ENC_ASIC2 - БИС однокристального многооборотного магнитного абсолютного энкодера положения Назначение – создание быстродействующих компактных On-Axis магнитных энкодеров углового положения Статус проекта: Первые образцы будут изготовлены к концу 2014 года. Области применения: Промышленные датчики: абсолютные энкодеры углового положения, однооборотные и многооборотные. Электропривод: датчик обратной связи в системах управления бесколлекторными двигателями. Автоэлектроника: датчики положения подвижных механизмов. Робототехника: датчики положения подвижных узлов. Авионика и военная техника: датчики положения подвижных узлов. Электроника: компактные цифровые бесконтактные потенциометры на магнитном эффекте 14

15. ENC_ASIC2 – Структурная схема 15

16. ENC_ASIC2, Сравнение с конкурентами

17. ENC_ASIC2 –пример применения Датчик положения ротора в системах управления бесколлекторными электродвигателями вместо традиционно используемой системы из 3-х датчиков Холла. Это позволит: 1. Достичь существенно более точного определения момента коммутации обмоток => высокой равномерности вращения; 2. Достичь высокой точности разгона, позиционирования и торможения. 17

18. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Мы открыты для сотрудничества ! Дизайн-центр микросистемной техники и проектирования SoC Директор Дизайн-центра: Стахин Вениамин Георгиевич Тел. +7 (499) 720-89-52, stakhin@idm-plus.ru Ведущий специалист направления магнитных датчиков: Прокофьев Георгий Всеволодович Тел. +7 (499) 720-69-72,prokofiev@idm-plus.ru, skype: georgpro «Зеленоградский нанотехнологический центр» Москва, Зеленоград, пр. 4806, д. 5, стр. 23 тел. (499) 720-69-44, тел. (499) 720-69-69, www.zntc.ru, zntc@zntc.ru