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防备半导体元件烧坏或起火的保险丝、保险丝电阻器
保险丝、保险丝电阻器保险丝、保险丝电阻器的使用方法电流保险丝是最简朴的电路珍爱元件。保险丝的感化,是正在电路果发作短路等毛病而发生非常电流时割断电路,防备装备、元件烧坏或激发火警等。保险丝电阻器为电阻器付与了熔断特性,电流一旦凌驾熔断功率便会断线,防备半导体元件及电阻器自己烧坏、起火。TF CCP CCFTF 片式保险丝特性是小型、沉量的二次电路用片状电流保险丝。凭据独家的构造、制作方法,熔断特性稳固。能够把占据面积缩小。内部电阻值低,电压低落,能够削减电力斲丧。适用于小型电子设备的电路配件过电流珍爱。对应回流焊、波峰焊。相符欧盟RoHS。 CCP 电路珍爱用元件特性电流过大时,能够敏捷天,无烟无热地割断电路。运用了金属电极,端子强度精彩,焊锡附着性优秀。外装模制成形,尺寸精度下,安装机能优秀。端子无铅品,相符欧盟RoHS。对应回流焊和波峰焊 CCF 片式电流保险丝(抗硫化型)特性因为运用下机能抗硫化质料,因而抗硫化性优秀。根据 IEC60127-4。(7A以下)接纳陶瓷本体,机器强度优秀。对应回流焊和波峰焊。相符欧盟RoHS。保险丝电阻器适用于电路需求具有肯定的电阻值,且期望正在发作非常时不发作冒烟、起火而熔断的部位。其回响反映一样平常比电流保险丝缓,因而正在需求快速割断电路时不克不及运用。 引线型电阻器的保险丝电阻器系列 RF73 RF RF26 RF25CC WF保险丝保险丝电阻器一般时的功用电路流畅电阻器非常时(过载时)的功用熔断熔断熔断缘由过电流过功率熔断特性速断(精度下)缓断(有偏向)电流保险丝的运用示例当电路中某个部位发作电源短路等非常时,若是主电源的保险丝肯定熔断,则只需运用保险丝。然则,若是电路有多个分支,当电流容量小的末尾发作非常时,正在主电源部位能够检测不到。以家用电器为例,以小功率事情的功用电路纵然泛起非常,主电源的保险丝也不一定会熔断。那不免会形成部分发烧,从而致使冒烟。因而,设想平安电路时,发起正在每条分支电路中都插入保险丝之类的平安元件,使任何分支(电源短路和机电锁定等)发作非常皆不会致使冒烟等状况。TF 结构图CCP 结构图 CCF 结构图  保险丝电阻的运用示例正在有些IC推荐电路中,Vcc供电线路插入了电阻,用来限定电流。该电阻取电容器组合,借能去除从电源输入的噪声,起到滤波器的感化。(解耦)当如许的电路果IC毛病等而进入短路形式后,凭据供电电压取电阻值,电阻器可能会正在主珍爱电路起效之前烧坏。在这种情况下,为防备电阻器红热、起火,需求运用保险丝电阻器RF RF73。 RF 涂层绝缘型保险丝电阻器特性一般作为电阻施展功用。对非常时的过载,敏捷熔断,珍爱电路。阻燃性涂层(相当于UL94 V-0)。相符欧盟RoHS。  RF73 矩形片式保险丝电阻器特性运用时作为电阻施展功用,非常时敏捷熔断防备损坏电路。和R73系列是统一外形。是UL1412的安全标准认定品(1J已认定)。对应回流焊、波峰焊。端子无铅品,相符欧盟RoHS。电极、电阻膜层、玻璃中 所露的铅玻璃不实用欧盟RoHS指令 防备(功率)射极输出器(集电极接地)的振荡射极输出器的感化是作为缓冲放大器去低落输出阻抗。但需求注重的是,射极输出器会发作振荡。倘使正在设计时没有注意到振荡,可能会激发EMI恶化等不测毛病。并且,打仗示波器的探针后,振荡征象的状况会发作改动并住手振荡,或是受温度影响而已泛起振荡,因而正在研讨电路的阶段每每会被无视。消弭振荡最有用的步伐,是正在晶体管的底座中插入数十Ω~数百Ω的电阻,或是正在集电极的电源取接地之间插入解耦电容器。射极输出器的负荷若是为容量性,也轻易发作振荡,因而在这种情况下,要给负荷增添串连电阻。防振荡电阻的电阻值较小,凭据晶体管毛病形式的差别,可能会发生大电流。关于输出部放大器等处置惩罚大功率的电路,为了防备电阻器自己冒烟、起火,电阻器发起运用带保险丝功用的保险丝电阻。RF RF73运用保险丝电阻器时,请充裕注重打击电流的巨细。 用于稳固(功率)FET操纵的电阻器MOS FET的输入阻抗下(但正在高频下会果输入容量而低落),作为能够高速切换的切换元件,得到了普遍应用。用作切换元件时,为实现FET的稳固操纵,需求正在栅极插入小电阻值的电阻器。电阻值若是过小,正在ON或OFF时会发生震颤,致使操纵不稳定,若是过大,切换波形则会泛起迟滞。因而要经由过程观察波形去肯定最佳值。正在功率MOS FET的驱动中,栅极电阻取浪涌电压、切换消耗亲切相干,感化非常重要,需求加以注重。栅极电阻的电阻值低,正在大功率切换电路中,凭据功率MOS FET的毛病形式的差别,可能会发生大电流,致使电阻器自己冒烟、起火。在这种情况下,电阻器应当选用带保险丝功用的保险丝电阻器。RF RF73运用保险丝电阻器时,需求注重打击电流的巨细。
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凭据绕线构造及磁芯材质对电感器停止分类
电感器的品种取特性电感器种类繁多,有的勤奋能去称谓,比方“轭流线圈”、“焚烧线圈”等,有的像“片式电感器”一样,用外形去示意。一个电感器凭据用处的差别,会有很多个称号,轻易形成杂乱。上面便从不同的切入点去引见电感器。凭据绕线构造分类绕线电感器                                                          提及线圈,人人最熟习的预计要数弹簧型电感器                                                                      照片-1 弹簧型电感器  这类电感器基本上是将带绝缘膜的铜线也就是磁线,卷成像弹簧一样的螺旋状,也有缠正在塑料线轴上的范例和间接缠正在成型的铁氧体铁芯上的范例。(图7)图-8 矩形磁线的结果为知足小型化、薄型化的需求,此类电感器出现出了很多种绕线构造。个中不乏运用矩形磁线而非圆形的范例。(图8)如此一来,便消弭了绕线局部的间隙。圈数雷同时,铜线的截面积增大,直流电阻则会缩小,铜损也会削减。由此能够建造出高效率的电感器。出于雷同的来由,运用铜板替代磁线的范例也早已投入适用。叠层电感器比拟能量效力,高频电路用电感器更正视小型化和高频特性,现在曾经泛起了扬弃“环绕纠缠”思绪,而正在薄片和基板上印刷导体金属的电感器。正在由铁氧体和陶瓷材料延展成薄片状的生片上,印刷几分之一圈的电感器。堆叠多层即为电感器。跟着死片的薄层化、微细印刷技术、运用导通孔衔接层间的手艺的前进,建造小型、下电感的电感器成为了能够。(图9)图-9 叠层电感器 薄膜电感器取经由过程丝网印刷体式格局印刷绕线的叠层电感器相对应,运用溅射和蒸镀手艺,经由过程比印刷更薄的金属膜,去构成线圈图案的电感器,叫作薄膜电感器。经由过程应用半导体制造手艺,供应小型、高精度的电感器。(图10)图-10 薄膜电感器 凭据揭装形状分类有效于流体揭装的引线型电感器和外面贴装型(片式电感器)。 凭据磁芯材质分类 硅钢板善于正在低频带运用的质料,正在商用频带(50/60Hz)大量用于电源变压器、轭流线圈等。正在铁中增加百分之几的硅,能够进步磁导率,借能低落老化水平。以此为质料停止冷轧,制成厚度为0.05~0.5mm阁下的板状,再冲压成E型I型,将几十张堆叠在一起运用。为防备涡流形成的消耗,铁芯外面要逐一绝缘。频次越下,运用的钢板要越薄。坡莫合金正在铁中增加镍制成的下磁导率质料叫作坡莫合金。经由过程调解镍的含量,初始磁导率和饱和磁通量密度会发作转变,因此适用于低频旌旗灯号用变压器、轭流线圈等。压粉磁芯由以钼为主要成分的细颗粒粉末压抑而成,磁阻高于硅钢板,因而能够缩小涡流形成的消耗。适用于电源线滤波器、开关电源的高频腻滑线圈等。铁氧体磁芯运用普遍的下频次用下磁导率质料。主要成分氧化铁(Fe2O2)取锰、镁、镍、锌等的金属化合物混淆,经高温烧结制成。代表性铁氧体有Mn-Zn类、Ni-Zn类等。空芯不运用磁体作为芯材的电感器叫作空芯电感器。芯材中空(氛围),和芯材运用氧化铝等非磁体质料的绕线电感器、堆叠非磁性材料片材的叠层电感器、运用非磁性材料基板的薄膜电感器等,皆属于空芯电感器。之所以叫作空芯电感器,是由于没有一样平常所说的磁体铁芯(=空)。 
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凭据构造及用处对电阻停止分类
凭据构造分类电阻器的分类电阻器能够凭据功用、外形、电阻体材质和用处的组合,划分红很多品种型。   按功用分类,有嵌入电路中运用的流动电阻器、用于微调电路的半流动电阻器、像收音机音量旋钮一样改变电阻值的可变电阻器等。按流动电阻器的外形分类,有带引线的引线型和不带引线的外面贴装型。外面贴装型又可分为矩形和圆筒形。除此之外,按密封材质分类,另有树脂模压型、陶瓷外壳型等。   按电阻体材质分类,有碳膜、以镍铬合金为主体的金属膜、氧化金属膜、氧化金属取玻璃相结合的金属釉等皮膜型,和运用金属板、金属线、金属箔的范例和运用氧化金属陶瓷的固体型等。          按其用处,则有电阻值许可偏向和温度特性精度下的范例、耐下电压和浪涌性强的范例、电阻值随温度转变的范例、带保险丝功用的范例等。运用电阻器时,必需凭据目标,正在这些组合中停止挑选。 流动电阻器的特性片式流动电阻器端子实行了焊接、键合或两者统筹所需的处置惩罚,没有端子线(引线)的电阻器。根据外形可分为矩形和圆筒形。凭据电阻体的差别质料分类,大抵有以下5种。矩形——①金属釉膜型 ②金属膜型 ③金属板型圆筒形——③碳膜型 ④金属膜型个中,金属釉膜型依附本钱、小型化、揭假装业效力的上风,占有了泰半市场,据统计,金属釉膜型占到了片式流动电阻器的9成以上。其小型化趋向显着,矩形范例中,1005规格(1.0mm×0.5mm)和0603规格(0.6mm×0.3mm)的运用正在增添,正在以手机、智能手机为中央的挪动通讯范畴,0402规格(0.4mm×0.2mm)的接纳也有所扩大。矩形片式流动电阻器大抵可分为厚膜型的金属釉膜和薄膜型的金属膜,量产中央为厚膜型。厚膜型的安装性、耐情况性优秀,薄膜型则具有电阻值许可偏向小、电阻温度系数小、电流噪声小等特性。特别是电阻温度系数,取厚膜型约为10×10-6/K比拟,薄膜型仅为10×10-6/K阁下,电阻值异常小,并且稳固。矩形片式电阻器有0402、0603、1005、1608、2012、3216等规格,特别是0603规格,以挪动通讯装备为中央,正在飞速增进。1005、1608规格重要应用于消耗装备,1608、2012规格则实现了从消耗装备到产业装备、车载装备的普遍应用。功率型有3216、3225、5025、6331等规格。圆筒形片式流动电阻器通称为MELF的片式电阻器,去掉一样平常的轴向引线电阻器的引线,两头的电极安装了电镀金属的电极帽。该产物的特性包孕:表面呈圆筒形并且运用金属帽,因而不分正反;电极强度、机器强度优秀;构造尺寸精度下;产物进给、安装精度高档。并且,金属膜型借具有电阻值精度、温度系数、电流噪声能够到达高水平的特性。网络电阻器正在一张绝缘基板上集成、整合多个电阻元件,将其作为一个电子部件的电阻电路网络,各个元件凭据需求互相衔接。由具有2个电极的电阻简朴衔接而成的叫作阵列,构成电路网络的叫作网络。重要用于数字电路的上推、下拉电阻。凭据外形能够分为SIP(Single Inline Package)形、DIP(Dual Inline Package)形、扁平封装形、揭片载体形。已往,正在以碳膜电阻器为主的期间,为对应高密度揭装,SIP型的产量急剧增添,但跟着揭装手艺改换为外面揭装,片式网络电阻器逐步鼓起,取SOP(Small Outline Package)形一同成为了现今的支流。片式网络电阻器知足了高密度揭装单个片式电阻器的需求,正在网络电阻器中产量增进最快。需求以2联、4联为中央,3216规格重要应用于产业装备范畴,1608规格应用于各种电子设备,1005、0603规格则应用于手机、电脑、数码相机、数码摄像机等。碳膜流动电阻器运用碳膜作为电阻元件的流动电阻器,作为最广泛的电阻器,很早便为人们所熟知。根据功率分类,以1/4W产物和1/2W产物居多,1/4W的3.2mm×φ1.9mm规格、1/2W的6.3mm×φ2.85mm规格等小型产物现在占有支流,具有优秀的耐脉冲性等。作为通用产物,运用局限普遍。金属膜流动电阻器运用金属膜作为电阻元件的流动电阻器,电阻值许可偏向、电阻温度系数和老化水平小,精度下并且稳定性优秀。借具有电流噪声小的特性。主要用途除通讯、丈量装备等产业装备中,借包孕计算机及其外围设备、AV装备机械等处置惩罚微小旌旗灯号的电路等。氧化金属膜流动电阻器运用氧化金属膜作为电阻元件的流动电阻器,小型(单元额定功率的体积正在电阻器中最小)且耐热性优秀。具有可以或许以低成本制造出电阻温度系数小于功率型金属膜电阻器的产物等特性。是重要应用于电源电路等用处的通用功率型电阻器。绕线流动电阻器运用金属电阻线作为电阻元件的流动电阻器,耐脉冲性、耐热性特别精彩。并且具有电阻温度系数小、电流噪声小等特性。但也存在不容易获得下电阻值、绕线构造不适合高频电路等瑕玷。重要用作电源电路的打击电流限定电阻器。别的,低电阻值产物也用于电流检测等用处。
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电阻器的质料身分取感化
电阻器的根蒂根基何谓电阻器要解答电阻器是什么这个问题,起首要相识“欧姆定律”,那很重要。那是相识电阻器的根蒂根基。欧姆定律是指“经由过程导体的电流取导体两头的电压成反比”。假定电压为E(V:伏特),电流为I(A:安培),则以下干系建立。                R为比例系数,叫作电阻,电阻的物理量标记为R,电阻值的单元标记为Ω(欧姆;ohm),符号标记如下图所示。[电阻器的电路标记]电阻越大,电流越易经由过程,电阻越小,电流越轻易经由过程。换言之,电阻器是使经由过程电路的电流连结恒定,并凭据需求停止调解的元件。电阻器借能够用于低落电压、支解电压。因而电阻器取电容器、电感器(线圈)一样,都是重要无源元件,是电子电路必不可少的根基元件之一。电阻器的质料身分取感化电阻器根基由以下4个要素组成。基体:支持电阻体取端子的局部电阻器的基体最常运用氧化铝绝缘体。需求凭据电阻器的用处,挑选合适的质料(热传导率、热膨胀系数、机器强度等)。电阻体:决意电阻器的根基特性、机能的局部电阻假定有右图中的物资。截面积[cm2]:S长度[cm]:L物资的固有电阻[Ω・cm]:ρ则该物资的电阻R为R=ρ・L/S [Ω] 端子:使电阻体取基板(电路图案)等竖立电气、机器衔接的局部是施加电压或电流的局部,电阻器的端子构造和外形必需凭据揭装要领挑选。为了进步揭装密度、减少揭装本钱,外面揭装元件(SMD)现在已成为支流。外包装:珍爱电阻体和基体不受内部氛围和机器应力的影响电阻器构造图例矩形片式电阻器    引线插入型电阻器(皮膜型) 
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金属氧化物压敏电阻器的挑选——KOA
金属氧化物压敏电阻器的挑选挑选压敏电阻器的步调挑选金属氧化物压敏电阻器的根基步调如Fig.1所示。上面凭据根基步调,经由过程详细事例去追踪挑选的流程。Fig.1 挑选压敏电阻器的根基步调 事例)电源线的线间雷击浪涌吸取步伐Fig.2 电路事例电源电压 VE=200(Vr.m.s.)±10%浪涌电压 Vs=5(kV)等效浪涌阻抗 ZS=100(Ω)浪涌脉冲宽度 tT=50(μs)负荷耐电压VP=800(V)浪涌次数 N=104次①肯定压敏电阻器电压起首凭据电路电压,挑选恰当的压敏电阻器电压。1)凭据电路电压VE(V),用①式肯定要挑选的压敏电阻器电压的最小值。VE≦VV(min.)(1-α) …①VE:电路电压的峰值VV(min.):压敏电阻器最小电压值α:安全系数(α=0.1)正在事例中,电源电压为200Vr.m.s.±10%,用①式肯定压敏电阻器电压VV(min.)≧(200√2 ×1.1)/(1-0.1)≧346(V)正在事例中,需求挑选产品目录中纪录的压敏电阻器电压局限的尺度局限下限值正在346V以上的压敏电阻器。另外,压敏电阻器另有一个尺度,那就是能够连续施加的电压的上限值,即最大许可电路电压。若是连续施加凌驾该电压的电压,压敏电阻器有可能泛起劣化,这一点也需求予以思索。2)凭据电路电压VE(V),用②式求出需求的最大许可电路电压。VE≦VA(1-α) …②VE:电路电压VA:最大许可电路电压α:设想余量(α=0.2)正在事例中,电源电压为200Vr.m.s.±10%,用①式肯定压敏电阻器电压VV(min.)≧(200×1.1)/(1-0.2)≧275(V) 需求凭据以下两个前提,去挑选压敏电阻器的公称压敏电阻器电压:压敏电阻器电压局限的尺度局限下限值正在346V以上,最大许可电路电压正在275V以上。对比产品目录,该当挑选压敏电阻器电压正在NVDxxUCD390以上的产物。但单凭这一点是不敷的。借需求研讨遭到浪涌电压打击时,压敏电阻器的电压抑止局限是不是恰当。若不适当,正在遭到浪涌电压打击的关键时刻,有可能得不到恰当的电压抑止结果。②盘算经由过程压敏电阻器的浪涌电流假定该当珍爱的电路为Fig.3,经由过程金属氧化物压敏电阻器的浪涌电流Ip可经由过程③式求出。Fig.3 浪涌等效电路Ip=(Vs-Vc)/ Zs …③Ip :浪涌电流Vs :浪涌电压Vc :压敏电阻器抑止电压Zs :等效浪涌阻抗 Vc大多数状况下小于Vs,因而也能够疏忽Vc停止简朴盘算。正在事例中,VS=5(kV)、ZS=100(Ω)、VP=800(V),凭据③式Ip=5000/100=50(A) ※脉冲宽度tT=50(μs)由此可知,遭到浪涌电压打击时,经由过程压敏电阻器的电流值为50(A)。③肯定抑止电压(限定电压)限定电压凭据产品目录的电压-电流特性曲线停止挑选,相对珍爱工具的耐电压VP,经由过程③式求出的电流IP所对应的金属氧化物压敏电阻器的限定电压应正在VP以下(参照Fig.5)。Fig.3 电压-电流特性曲线取IP、VP的干系正在事例的电路中,以压敏电阻器公称电压正在390(V)以上、最大许可电路电压正在275(Vr.m.s.)以上为前提,凭据产品目录的电压-电流特性曲线,暂定挑选Ip=50(A)所对应的限定电压正在800(V)以下的金属氧化物压敏电阻器。对比该条件获得的结果是……φ10产物:NVD10UCD430、NVD10UCD470φ14产物:NVD14UCD430、NVD14UCD470需求从以上4种产物中挑选。④肯定盘径的巨细凭据经由过程③求出的浪涌电流IP及浪涌脉冲宽度tT(s)和反复次数,运用浪涌耐量、浪涌寿命特性(参照个体尺度),挑选许可值范围内的金属氧化物压敏电阻器。凭据③中计算出的IP=50(A)、tT=50(μs)、反复104次对比产品目录的浪涌耐量、浪涌寿命特性停止挑选。对比产品目录获得的结果是……NVD10UCDxxx:80(A)、NVD14UCDxxx:120(A)由效果可知,这些产物均大于50(A),③所对应的种类都可运用,但浪涌次数104次能够包罗不确定身分。若是揭装方面不存在题目,设想应留出充足的丰裕度,挑选NVD14UCD型的φ14产物。以上就是挑选压敏电阻器的大抵流程。期望可以或许为您研讨用以应对浪涌的压敏电阻器供应参考。
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CPU电源用换流器的电流检测——KOA
CPU电源用换流器的电流检测CPU电源的生长意向跟着CPU的高速化,低电压、大电流化水平越來越高。桌上型电脑需求的电流到达40~60A,笔记本型电脑也凌驾20A。 电流检测用低阻值电阻器的生长意向因为DC/DC换流器的切换电流增大,电流检测用电阻器的电阻值异常小,有的以至正在2mΩ以下。挑选、运用mΩ级电阻器时,注意事项有别于一般的电阻值。电阻值若是低落…纵然切换频次为数百kHz,也很难实现“准确发生取经由过程电流成反比的电压”那一天经地义的操纵。(1)只管缩小电感电阻器的寄生电感一般为nH级,正在数百kHz的切换中能够疏忽。但因为电阻值极小,细小的电感也会形成相对较大的检测偏差。电感形成偏差的示例下图举出了一个例子。正在这个例子中,电阻器的寄生电感为1nH。裁切改动电流通路    调解电阻值需求正在电阻器上裁切狭缝。那会致使电流散布不均,引发部分发烧。    部分发烧会使电流通路发作改动,从而致使全部电阻器的电阻值相对电流的线性变差。   (2)需求电阻率匀称的电阻体    致使电流通路不均匀的缘由,其实不只是裁切线。电阻体取电极的接合部分若是发生孔洞等,响应位置的电流通路也会变得不均匀。若是电感的偏向大…电感的影响在一定程度上能够经由过程滤波器去抑止。但寄生电感若是有偏向,检测偏差也会发生偏向。下图是可能发生的检测偏向的模仿示例。   (3)电极内的电位必需流动稳定    超低电阻器中,电极局部的电阻率只要电阻体局部电阻率的几十倍。若是电极局部薄,电阻体的电位散布便会影响电极,导     致电极内泛起电位差。    那意味着与电极中差别位置的电压,电阻值会发作转变。电流检测用低电阻器需求具有的机能综上所述,挑选大电流高速切换电路的电流检测用电阻器时要注重以下3点:(1) 运用电感及其偏向小的电阻器。(2) 运用电阻体、电极尽量匀称的电阻器。(3) 运用电极内电位差小的电阻器。使电阻器内的电流通路变得匀称上述前提多半能够经由过程彻底清除电阻器内电流通路的不均匀局部去实现。基于那一理念,本公司开辟出了: TLR 金属板片式低电阻器特性是超低电阻(0.5mΩ~)器,适用于对大电流的检测。厚度0.6mm超低背型,适于对小型装备的运用。下频率特性优秀。可主动揭装。对应回流焊接。相符欧盟RoHS。 AEC-Q200相干数据已获得 TLR的构造详细构造如图所示。TLR经由过程接纳那一构造,得到了合适对CPU电源用DC/DC换流器停止电流检测的机能。其他着眼点运用CPU电源用DC/DC换流器的电流检测用电阻器还需求思索以下事项:(1)经由过程多相化、共通输出节点运用时的相间检测偏向(2)电流焊盘、电压图案的设想考量(3)确保散热途径(4)有必要思索使检测偏差最小化的滤波器插入体式格局等。
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怎样准确的挑选电流检测电阻
供应品种雄厚的高精度、低感值、大电流对应、电流检测用分流电阻器系列电流检测用分流电阻器、低阻值电阻器的品种【电流检测用分流电阻器及低阻值电阻器的额定功率、电阻值散布】电流检测用分流电阻器、低阻值电阻器的产物特性适用于244A以下的机电掌握、DC/DC换流器和蓄电池管理的大电流检测PSJ2/PSL2/PSG4/PSF4* 开辟中。实现了最大额定功率12W。推出了2端子构造和4端子构造。PSG4、PSF4经由过程接纳4端子构造,可到达T.C.R.+/- 50×10-6/K的高精度---------------------------------------------------------------------------------------------------适用于超大电流600A以下的机电掌握、DC/DC换流器和蓄电池管理的电流检测HS系列* 开辟中。备有电压检测端子,因而超低电阻0.1mΩ也能高精度检测。经由过程调解安装要领等,能够支撑定制外形。----------------------------------------------------------------------------------------------------下频率特性优秀……TLR 系列电阻器制造工序中要停止正在电阻体部分设置切口去调解电阻值的 “裁切”功课。“裁切”关于一般的电路不组成题目,但大电流高速转变的电路形成很多毛病。TLR系列接纳奇特要领,无需“裁切”便可调解电阻值。[TLR发烧散布]1.电阻器没有切口,发烧散布匀称,能够实现高效散热[检测波形]2.改正电阻器自己的电感激发的测量误差------------------------------------------------------------------------------------------------检测大电流时PS  系列经由过程接纳取TLR雷同的构造,具有优越的高频特性。针对不利于大型规格的热轮回性,以独占的外形和缓了应力的PSB。以小型规格实现了5W下功率的PSE。可实现KOA的最小电阻值0.2mΩ到最大电流250A的检测--------------------------------------------------------------------------------------------------正在高温情况下也可运用的下可靠性电阻器运用阻燃性树脂密封了全部电阻值,耐温度变化性强、耐久性优秀的电阻器。端子运用金属板,借具有优秀的端子强度和焊接性。运用温度局限大,到达-55°C~+180°C,适用于正在车载情况下工做的电子设备等。---------------------------------------------------------------------------------------------------雄厚的尺寸、功率品种。 可像通用扁平揭片一样挑选……SR73系列SR73 1H是尺寸为0.6mm×0.3mm的小型片式电阻器。可安装于手机、PDC和HDD等高密度揭装设备。是适用于2次电池余量检测、过电流珍爱电路等一切用处的片式低阻值电阻器。--------------------------------------------------------------------------------------------------以100mΩ以下的低电阻值到达高精度……UR73  系列实现了电阻值:10mΩ~100mΩ、TCR:±100×10-6K。公役以±1%为尺度的高精度电阻器。 可以或许正在蓄电池充电电路等需求低电阻(10mΩ~)且下功率(~1W)的电路中施展能力。--------------------------------------------------------------------------------------------------以长边型实现下功率WK73  系列经由过程接纳少边电极,以小型尺寸实现了下功率。取雷同尺寸的SR73比拟,额定功率最大为前者的2倍。并且热轮回性优秀,适用于车载用处等要求可靠性的装备。-------------------------------------------------------------------------------------------------以长边型实现下功率WU73  系列实现了电阻值为13mΩ以上、TCR为±75×10-6/K。经由过程接纳少边电极,以小型尺寸实现了下功率。并且热轮回性优秀,适用于车载用处等要求可靠性的装备。
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热轮回耐烦——KOA
热轮回耐烦矩形片式电阻器正在应用于车载等关于热轮回耐烦要求较下的用处时,偶然会泛起焊接裂纹的题目,尤其是尺寸较大的片式电阻器。焊接裂纹是由于电路基板取片式电阻器的线膨胀系数差别,正在施加温度轮回后,焊接局部蒙受应力,焊锡发生裂痕的征象。终究会致使焊接衔接不良。需求较大额定功率时,一样平常会运用大尺寸的片式电阻器,但尺寸越大,越轻易发作焊接裂纹。要念统筹大功率和防备焊接裂纹,能够运用多个尺寸更小、额定功率更小的电阻器,去到达需求的额定功率,但这种方法会致使元件数目和揭装面积增添。在这种情况下,发起运用额定功率大、并且有利于热轮回的少边电极型电阻器WK73S和模压密封型电阻器TSL、SL、SLN。少边电极型的反正偏向取一样平常产物相反,电极间距短,因而取雷同尺寸的一样平常产物比拟,具有热轮回耐烦强的特性。并且,由于电极面积大,以是散热性好,额定功率有所增添。                一样平常产物                              少边电极型                 模压密封型的电极构造如下图所示,具有减轻热轮回中焊接局部所受应力的结果。
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下电压用电阻器
下电压用电阻器电阻器正在电路中的用处之一,是经由过程分压来检测下电压。电阻器有肯定的额定电压和最高运用电压,运用时需求掌握正在其范围内。因而正在分压电阻的高压侧,必需串连运用多个电阻器,从而致使元件数目增加,揭装面积也随之增大。在这种情况下,经由过程运用最高运用电压较下的电阻器HV73、RCR,能够削减电阻器的元件数目。 特别是HV73,取通用的片式电阻器比拟,其电压系数※也对照优秀,能高精度完成较下电压的分压。一般来说,电阻器表现出的电阻值相对电压其实不流动。下电压时的电阻值稍低。电压系数是示意下电压电阻值相对低电压电阻值的下落率的目标。是与额定电压或元件最高电压(最高运用电压)中较小的电压,丈量其10%及100%时的电阻值,以电压的百分率(%/V)或百万分率(ppm/V)去示意。
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耐脉冲、耐浪涌电阻器
耐脉冲、耐浪涌电阻器正在霎时经由过程较大电流的电路中运用的电流限定用电阻器、正在轻易被施加静电(ESD)的电路中运用的电阻器,需求运用耐脉冲和浪涌性强的电阻器。这里所说的脉冲,是指功率大、持续时间也对照少(能量大)的过载,浪涌是指以ESD为代表的电压下、持续时间较短的过载。耐脉冲性强的电阻器,是纵然霎时施加较大的功率,电阻体也不易损坏的电阻器。正在外面贴装型电阻器中,取金属膜片式电阻器比拟,电阻体膜较厚的薄膜片式电阻器(金属釉膜)一般耐脉冲性更强。正在薄膜片式电阻器中,另有经由过程革新构造、进步了耐脉冲和浪涌性的SG73、SG73P。并且,电流检测用金属板片式电阻器的电阻体是由金属板制成,耐脉冲和浪涌性异常强。另一方面,正在引线型电阻器中,取绝缘体外面构成了电阻体膜的皮膜型金属膜电阻器、碳膜电阻器比拟,绝缘体外缠金属电阻线的绕线电阻器(CW、CW-H、RW、BGR、BWR)的耐脉冲性更强。并且,运用陶瓷电阻体的固体型陶瓷电阻器,耐脉冲性异常强。而耐浪涌性强的电阻器,则对ESD等霎时下电压具有优越的耐受性。个中包孕能够包管ESD耐受性的SG73S。种种电阻器耐脉冲性的差异(示意图)
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抗硫化片式电阻器
抗硫化片式电阻器硫化是在内部电极※运用银的矩形片式电阻器(一样平常为薄膜片式电阻器)中发作的征象。正在露硫情况中运用电阻器时,从保护膜取内部电极的漏洞之间进入的硫取电阻器内部电极的银发死回响反映,天生硫化银(绝缘物),致使电阻器断线的征象叫作矩形片式电阻器的硫化断线。硫化机制             除温泉和火山四周发生的硫化气体含硫外,熄灭重油等也会发生硫。并且,机床的机油、电缆和轮胎等橡胶制品有些也增加了硫。因而,正在这类情况中或产物四周运用的电子设备,可能会发作矩形片式电阻器硫化断线,近年来开辟出了内部电极运用抗硫化质料的抗硫化型、使硫不容易进入内部的硫化提早型矩形片式电阻器。KOA推出了内部电极接纳抗硫化特别质料的抗硫化片式电阻器。※“内部电极”是指电阻器中不袒露于内部的电极,其感化是竖立“电阻体主体”取“内部电极”(用于对基板图案停止焊接的电极)的电衔接。抗硫化片式电阻器薄膜片式电阻器 RK73B-RT(通用)/RK73H-RT(周详级)/RK73Z-RT(跳线), RK73G-RT(超周详级)耐浪涌、耐脉冲片式电阻器 SG73-RT, SG73S-RT(耐浪涌)/SG73P-RT(耐脉冲)少边电极片式电阻器 WK73-RT低电阻片式电阻器 SR73-RT高压用片式电阻器 HV73-RT高压用片式电阻器 HV73V-RT(汽车用)片式网络电阻器 CN-RT(凸型) /CN-KRT(凸型) [接纳例]工场、产业装备汽车机床通讯基站污水、废弃物处置惩罚设备服务器、网络大众基础设施
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下耐热、高耐湿薄膜电阻器
下耐热、高耐湿薄膜电阻器薄膜电阻器具有高精度、低电流噪声等长处,但正在高温、下干情况中运用存在题目。RN73H正在传统的薄膜电阻器RN73的基础上进步了耐热性、耐湿性,正在车载等卑劣情况下也可运用。下耐热性经由过程为电阻体选用耐热性优秀的质料,除局部尺寸中,其额定功率均高于RN73。并且,经由过程扩大负荷减轻特性曲线的额定环境温度和最高运用温度(运用温度局限的上限),高温时的现实可用功率显着获得改进,凌驾了传统产物。环境温度100°C时的现实可用功率盘算示例RN73 1J 额定功率0.063W×0.455(45.5%)=0.029WRN73H 1J 额定功率0.1W×0.786(78.6%)=0.079W(RN73的2.72倍)高耐湿性正在下湿度情况下运用薄膜电阻器可能发生电蚀,RN73H经由过程在内部运用特别保护膜,取传统产物比拟进步了耐湿性,不容易发作电蚀断线。正在耐干负荷寿命实验中一般来说对照严厉的车载实验条件下,也表现出了优于传统产物的特性。耐干负荷寿命实验的对照实验要领包管值RN7340°C±2°C、90%~95%RH、1000工夫(1.工夫ON/0.5工夫OFFの期)±0.5%+0.05ΩRN73H85°C±2°C、85%±5%RH、1000工夫(1.5工夫ON/0.5工夫OFFの期)±0.1%+0.05
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蓝光编码器走向反射式——iC-PR,iC-PX
蓝光编码器走向反射式简介跟着正在一些运用中络续增添接纳自动化机械,定位装备正成为很多体系的重要组成局部。为了准确掌握机电,编码器正成为最受欢迎的解决方案。编码器能够基于差别的道理操纵,比方:光电、磁性、机器等,供应增量或绝对位置数据。编码器借能够正在需求时照顾多圈信息,一切这些可能性皆促进了一个天真的产物,供应差别尺寸,适用于种种情况。因为编码器的这类高度天真的性子,和自动化机械的扩大运用,愈来愈多的运用最先应用位置编码器。为了更好顺应差别的运用和它们的特定要求,新的编码器手艺需求络续天开辟和实行。具有蓝光的反射式光电编码器是这类新技术的一个示例,应用该手艺 iC-Haus 的 iC-PR 和 iC-PX 系列集成电路曾经公布。本文具体引见了这类新技术的特性和上风。目次 一、光电编码器的基本原理和新的应战 二、透射式和反射式光电编码器之间的对照 三、反射式解决方案 四、iC-PR 的特性和组装公役五、iC-PX 的特性和组装公役 六、上风 七、运用 八、总结 九、文献一、光电编码器的基本原理和新的应战从产业生产线到家用电器,自动化正在到场大多数新产品的设想。在这种情况下,线性和扭转编码器是机电准确定位的终究解决方案,替换老旧器件,如电位器、同步器、扭转变压器等。编码器能够凭据差别的道理去操纵,比方:光电、磁性、机器和其他。凭据传感器范例,编码器供应增量或绝对位置数据。第一个仅输出关于增量转变的信息,一般以 AB 正交脉冲的情势。应用计数处理器对其前背或后背步幅计数。增量式编码器一般运用一个零位旌旗灯号去参考启动或复位计数值。另一方面,绝对式编码器传送完好的位置值,该位置值能够随时肯定 (绝对位置是已知的,而不需要经由过程零位符号)。绝对编码器借能够正在需求时照顾多圈信息,从而关照编码器的完好扭转次数。一切这些差别的操纵形式促进了多样化的产物,供应差别的尺寸和合适种种情况。因为编码器的这类高度天真的性子,和自动化机械的扩大运用,愈来愈多的运用最先应用位置编码器的功用,用于活动掌握。当对照编码器背后的差别道理时,光电编码器被以为是最准确的。每一种要领皆有其本身的长处,而光电编码器一般供应最高的分辨率和精度。但是,光电编码器也有它的瑕玷。因为其光学性子,传感器组件对尘土、油和其他能够滋扰光路的障碍物敏感。那一般可经由过程用于编码器的严密密封的外壳去处理。高精度光电编码器面对的另外一难题是位置偏差的影响,那意味着组装公役一般异常小,致使编码器的制造历程中复杂性增添,需求高精度组装手艺去到达恰当的旌旗灯号。零丁这个问题便障碍了很多公司制造编码器,由于它们的制造历程没法到达所需的精度程度。关于光电编码器正在一些运用所面对的另一个难题是编码器所需的空间。一个光电编码器必需具有珍爱壳,而且传统 (透射) 光电编码器所需的内部结构致使相称下的高度 (Z尺寸)。那是由于光源 (LED)、码盘和光学传感器必需垂直瞄准,而且它们之间具有恰当的间隔。编码器的这类最低高度限定阻碍了其被诸如小型化机器人手艺的一些松散运用所接纳。以至消耗产物也进入了周详定位掌握的范畴,引入了家用吸尘机器人,航行无人机和家庭自动化 (窗帘、透风等主动调治)。这些产物的制造正在大规模天停止,为了具有下消费效力,必需接管组装转变偏差。另外,一些装备的松散尺寸也致使了没法接纳大尺寸编码器,而那一般是产业机械可接受的。知足这些要求的第一种解决方案是运用磁编码器。简朴的同轴磁编码器能够很容易制造而且只需求异常小的空间,因而是一个相符逻辑的挑选。但是,跟着这些运用的分辨率和精度要求也正在演化,磁编码器面对手艺限定。现在的同轴磁编码器没法到达异常下的分辨率,也不能供应相称下的精度,除非运用更先辈的手艺 (比方: 运用内部插补细分器去进步体系的分辨率和精度),但会致使更高的本钱。另外,磁编码器需求更严厉的屏障抗磁滋扰,那正在一些事情情况中能够黑白常具有挑战性的。 市场鞭策的这些新需求鼓励了行业寻觅顺应光电编码器特性的要领,使其正在这些新条件下也可实现。 二、透射式和反射式光电编码器之间的对照传统的光电编码器依赖于透射光学,那是用于编码器的一种成熟的且共所周知的手艺。 但是,它也有本身固有的瑕玷,限定了它正在某些状况下的运用。另一方面,反射式光学是光电编码器的另外一可选手艺,它试图革新透射编码器缺乏的方面。固然透射式和反射式编码器具有雷同的基本原理,光学传感器吸收由码盘挪动调制的光 ,但它们的物理构造显着差别。下图是一个传统的透射式光电编码器的根基构造:如图1所示,透射式解决方案基本上是经由过程运用码盘 (光栅) 正在某些限制地区制造光路的障碍物,而使光穿过别的地区。码盘的重要要求是准确分别通明和非通明地区。那一般经由过程光刻工艺去实现,个中涂层质料 (比方铬) 堆积正在通明基板 (比方玻璃) 的顶部。光刻工艺的精度和通明和非通明地区之间的对比度去决意码盘的质量。该手艺的长处是光刻工艺成熟且能够到达异常下的精度,许可正在码盘上做异常邃密的代码符号。那为高分辨率编码器带来更好的旌旗灯号密度。另一方面,这类构造也带来了瑕玷: 为了得到优越的结果,照明必需尽量匀称。那需求一个仅经由过程将准直透镜增加到体系去实现的平行光束。这类光学构造大大增添了编码器的垂直尺寸,那关于很多运用是一个不幻想的结果。另一个瑕玷是对传感器定位精度的要求取码盘上的符号的密度间接相干。若是运用异常准确的光刻,则传感器相对码盘的位置也必需异常准确,不然旌旗灯号的质量将遭到相称大的影响。那包孕传感器的 XY 位移,和传感器和码盘之间的间隔。若是码盘上的漏洞异常窄,则正在穿过漏洞以后的光衍射将对旌旗灯号具有更大的影响,因而正在传感器和码盘之间需求异常严密的气隙以便吸收优越的旌旗灯号。关于高端编码器,组装精度要求低于 0.1 mm,那关于很多制造商去说是不可行的。纵然关于能到达这类精度要求的终究产物的制造商,组件仍旧需求细致的对齐校准,一般逐一对编码器运用光学或电子体式格局停止对齐和搜检,然后对发生的旌旗灯号停止邃密校订。这个历程黑白常耗时的,限定了制造历程的效力。上述题目能够经由过程运用反射式光电编码器去处理。下图形貌了这类解决方案的构造:对照透射式解决方案,图2中看到的最显着的区分是没有取传感器相对的准曲透镜的光源。反射式编码器经由过程从取传感器雷同的一侧 (相对码盘) 发射光,并选择性天将光的一部分反射到传感器。在这种情况下,码盘的根基特性是反射地区和非反射地区间的支解 (比拟透射盘的通明/非通明特性)。和透射盘一样,旌旗灯号的质量取决于码盘符号工艺 (光刻) 和支解地区之间的对比度 (正在这类案例,反射/非反射)。该解决方案正在物理尺寸方面的显着上风是不言而喻的。无需准曲光学器件,并且 LED 光源取传感器正在同一侧,总体积能够大大减小。取透射式解决方案比拟,零丁这个身分曾经使得编码器可以或许顺应更普遍的运用。松散尺寸光电编码器是可行的,它们也有传统光电编码器的很多长处。反射式编码器解决方案能够用差别的要领实现,典范的示例是正在传感器和 LED 的顶部增加塑料透镜,以便将光束成形为所希冀的外形。但是,运用无透镜设想可实现更好的解决方案。完整消弭内部透镜是能够实现的,且具有更大的灵活性和妥当性:透镜需求针对差别的运用而稀奇设想,那显着限定了 LED / 传感器和码盘之间的操纵间隔的局限,同时也增添了操纵前提的限定,比方许可的温度局限。纵然没有分外的透镜,经由过程细致掌握光源光斑尺寸也能够实现异常下的分辨率。经由过程这种方法,运用一个尺度的LED照明尺寸便曾经能够实现中高分辨率了。我们看到最有益的是在这种情况下: 只要分辨率连结正在公道的范围内,便能得到异常小的尺寸,无内部透镜需求,优越的分辨率和精度 (很容易经由过程插补细分手艺进一步进步),和异常低的组装要求的光电编码器。 我们能够对照透射式和反射式编码器的重要特性:透射式光电编码器: 成熟的手艺 高分辨率和高精度 相称的高度 (Z尺寸) 组装难题: 小公役, 操纵时期的机器稳定性 码盘到传感器的操纵间隔小  反射式光电编码器: 优越的分辨率和精度 易于组装 大机器公役 平面设计: 高度低落 码盘到传感器的操纵间隔大  三、反射式解决方案反射式光电编码器的道理曾经宣布了一段时间。但是,得到一个有着优越机能的,轻易的,且易于运用的集成芯片的难度将其局限于能实现的少数制造商的少数产物线上。近来推出的 Encoder Blue® 产物 (带有蓝光 LED 作为光源的光电编码器) 也被证实可用于反射式编码器。Encoder Blue® 手艺供应了很多长处,比方:更高的效力 (正在雷同的光功率,更低的操纵电流),更高的旌旗灯号清晰度和对比度,较小的输出旌旗灯号发抖. Encoder Blue® 蓝光手艺曾经用于 iC-Haus 透射式光电编码器 (比方 iC-PT H系列和 iC-PNH 系列),但这些特性也能够明显改进反射式编码器的旌旗灯号。因而,iC-Haus 联合了 Encoder Blue® 手艺和反射式编码器解决方案的长处,公布了全新的增量式光电编码器芯片 iC-PR 系列和 iC-PX 系列。 四、iC-PR 的特性和组装公役第一个照顾蓝光反射式编码器手艺的产物就是 iC-PR 系列。那是一个无透镜反射光学设想的增量式编码器。ABZ 正交数字输出是可行的,应用插补细分可获得高达16倍码盘上原始代码物理符号的分辨率。这类插补细分是经由过程引脚设置正在芯片上实现的。正在输出端供应模仿旌旗灯号的可选功用。模仿正弦/余弦旌旗灯号能够衔接到内部插补细分器,用于加强细分。正如预期的 Encoder Blue® 解决方案,iC-PR 也集成了一个蓝光 LED 用作照明源。该蓝光 LED 手艺具有一切前面提到的长处,而且由一个闭环控制电路驱动,该闭环控制电路凭据由传感器发生的旌旗灯号的幅度去主动适配 LED 电流。如许能够确保编码器的稳固运转,赔偿诸如因为温度或老化效应引发的 LED 效力偏向的转变,大概以至赔偿 iC-PR 和码盘之间气隙的机器转变。iC-PR 系列由差别的型号 (iC-PRxxxx) 构成,每一个皆具有针对特定码盘直径和分辨率优化的高密度相位阵光电传感器。一切可选功用皆由引脚设置,因而不需要耗时的编程历程。 iC-PR 系列的主要特点以下:ABZ 正交输出,带零位旌旗灯号无透镜设想针对 Ø4 mm, Ø14 mm, Ø26 mm 和 Ø43 mm 的反射式码盘停止了优化单片设想: 集成了高密度相位阵,旌旗灯号调治,模仿/数字转换和 LED 功率掌握集成蓝光 LED 取主动功率掌握: Encoder Blue®数字 (1倍至16倍细分) 或模仿 (正弦/余弦) 操纵最小旌旗灯号沿距掌握 (80 ns, 1 μs, 10 μs)可选的 Z 脉冲 (零位) 宽度工作温度: - 40 °C 至 + 105 °C引脚设置optoQFN 封装 4 x 4 x 0.9 mm低功耗: 典范值 20 mA (包孕 LED)运用反射式编码器解决方案最重要的优点之一是宽松的组装公役。关于 iC-PR 系列,典范的组装精度要求如图3所示。该图显现,公役比透射式编码器的尺度值大几倍。这里的一个主要值是可接受的操纵间隔,局限从 1 mm 到 3 mm,只要它连结正在这个范围内,许可转变。这类宽大差能够经由过程传感器的周详设想和自动控制的 LED 功率去得到。 五、iC-PX 的特性和组装公役关于不需要 iC-PR 中包罗的种种功用,但仍旧念应用松散的尺寸和宽松的组装要求的相对简朴的体系,iC-Haus 供应 iC-PX 系列。iC-PX 适用于 AB 增量体系 (正交旌旗灯号,无零位符号),而且不供应模仿输出形式。那促进了更小的芯片尺寸,实用 3 x 3 mm optoDFN 封装。 iC-PX 系列的主要特点以下:AB 正交输出无透镜设想针对 Ø26 mm 和 Ø32 mm 的反射式码盘停止了优化单片设想: 集成了高密度相位阵,旌旗灯号调治,模仿/数字转换和 LED 功率掌握集成蓝光 LED 取主动功率掌握: Encoder Blue®数字输出 (引脚可选择1倍至16倍细分)工作温度: - 40 °C 至 + 105 °CoptoDFN 封装 3 x 3 x 0.9 mm低功耗: 典范值 13 mA (包孕 LED) 因为不带零位符号,传感器相对码盘的位置以至越发天真。六、上风尺度封装: 该全集成解决方案接纳用于 iC-PR (QFN尺寸,带光电传感器的玻璃窗) 的 optoQFN 封装,和用于 iC-PX 的 optoDFN 封装,大大简化了 PCB 设想。封装和芯片高度与其他 QFN / DFN 尺度芯片雷同。那消弭了市场上其他反射产物所需求的建立特定PCB元件占位的贫苦。图5:iC-PR , iC-PX的尺度QFN/DFN 元件占位和尺寸更高的温度局限: iC-Haus 的一切反射式编码器芯片皆实现了无透镜设想。那低落了模块的高度,并提供了前一章提到的其他长处。其他解决方案需求正在体系的顶部安排一个塑料透镜,但是 iC-Haus 的手艺是不需要的。塑料透镜不只增添了体系的高度,并且借限定了最高工作温度,一般为 + 85 °C。运用 iC-Haus 的无透镜反射手艺,最大工作温度为产业一般要求的 + 105 °C。更宽的操纵间隔: 带透镜的反射式解决方案的另一个限定是传感器和码盘的操纵间隔局限。因为透镜的焦距,间隔允许局限窄,一般为 ± 0.25 mm。iC-Haus 的反射手艺联合了无透镜设想取主动 LED 功率掌握,将许可的操纵间隔局限增添到 1 至 3  mm,始终具有稳固的输出。更高质量的旌旗灯号: iC-Haus 的反射解决方案借集成了蓝光 LED 和高密度相位阵光电二极管,针对差别的码盘尺寸停止了优化。蓝光 LED 和蓝光加强型高密度相位阵光电二极管发生了具有更高对比度的更清楚的旌旗灯号。那促使低落输出发抖,纵然正在细分以后。光电二极管针对掩盖多种直径局限的差别码盘尺寸停止了优化,以至超松散的 4 mm 直径的码盘也在内。当运用模仿输出停止内部插补细分时,这类优化尤其主要,由于正弦/余弦旌旗灯号的质量连结卓着,许可高精度和高分辨率插补细分。图6:反射式编码器传感器根基光学设想和光芒追迹模子易于运用: iC-PR 和 iC-PX 系列完整可由引脚设置,制止了编程和校准的复杂性,从而削减了编码器的制造工夫。和宽松的组装公役,能够明显进步编码器生产线的整体效力。七、运用反射式编码器可用于差别的运用,偶然可用于替换其他范例的编码器,正在某些状况下可用于当前编码器手艺还没有到达的新运用中。大多数具有增量定位检测的活动掌握装配能够应用 iC-PR 或 iC-PX 系列,但反射式编码器的重要核心正在紧凑型编码器运用,比方:小型机电和实行器产业自动化机器人消耗机器人增量式编码器单轴或多轴定位平台 八、总结从产业机器到家用电器,一切范畴的自动化程度正在敏捷进步。那对编码器提出了新的要求,编码器是活动掌握的根基装备。正在那方面,反射式光电编码器是一种新技术,它联合了下机能和松散的尺寸。特别是接纳蓝光编码器手艺的 iC-Haus 反射式光电编码器不只供应小尺寸,并且供应妥当性和优胜的组装公役,同时借供应卓着的输出旌旗灯号。iC-PR 和 iC-PX 系列易于运用,适用于种种增量式编码器,不会给制造历程带来复杂性。那使得更普遍的产物能得到准确活动掌握的优点。 九、文献 [1] Wikipedia: Rotary Encoder, https://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder [2] Absolute Encoder Design: Magnetic or Optical?, Whitepaper iC-Haus, http://www.ichaus.de/wp6_magnetic_vs_optical [3] iC-PR Series – Reflective Opto Encoders, Datasheet iC-Haus GmbH www.ichaus.de/PR_Series_datasheet_en [4] Basics of Rotary Encoders: Overview and New Technologies, http://machinedesign.com/sensors/basics-rotary-encoders-overview-and-new-technologies-0 [5] Basler S. (2016) Encoder und Motor-Feedback-Systeme, Springer Vieweg文章(材料来源于iC-HAUS官方网站)    
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高度集成化电路趋向---无源器件内置 XR73
省空间计划——无源器件内置简介:跟着科技的日趋生长,无论是工业产品,照样种种消费类电子产品,对体积和空间的要求愈来愈严厉。比方,世界第一台计算机的体积如同一座小楼,而现在的计算机却能够做到如手掌的巨细,人类文明的前进,作育了产业和手艺的高速生长。一样正在种种高速生长的科技信息行业中,集成电路生长有着急剧的转变,从lead引线元件到大规模的SMD,从简单的单层PCB发展到多层PCB通孔衔接,从下功率大体积到低功耗小尺寸的变迁。而近年去嵌入式电阻和电容的手艺又走正在了科技的前端,也将代表着下一个时期和将来的趋向。在此之前,人们曾经发清楚明了多层PCB板手艺,个中中心的局部就是人人熟知的微过孔手艺,其差别层的PCB布线经由过程激光通孔,附铜衔接。正在运用中,在一定程度上减小了PCB电路布线的面积,只留下元器件所需的空间和尺寸。而无源器件的内置手艺,将更有可能改动电路设计的相貌。微过孔电路实现了更高的密度、更沉的重量和更好的机能,但电路板自己仍是很多导线的衔接体。而接纳无源器件内置手艺后,电路板将变得完整不同于以往。其被动器件(如:电阻、电容)将会被集成正在PCB内部,而内部不会留下任何无源器件,如许PCB的空间和尺寸会被紧缩至最小!无源器件内置是一个相对较新的观点,现在诸多公司皆正在打仗和研讨这个新的手艺,因此正在国内市场上还未获得广泛运用,形成这个状况的制约身分重要有两点:1、海内现在未有整套完好的系统去考证该企图的可靠性和稳定性。2、PCB厂家的消费加工手艺,需求下周详的仪器和生产技术才气合营到嵌入式PCB的设想和开辟。但就算是存在着诸多难点,为何要内置它们呢?究其根本原因不过就是电路板外面空间重要,客户产物正在往小型化,高度集成化偏向生长。正在典范的消费装配中,占生产成本很小的元件局部可能会占有PCB大部分的空间,而且这个状况愈来愈严重。由于我们设想的产物需求支撑愈来愈多的功用,致使其项目设想中要支撑更多的功用、更高的时钟速度和更低的电压,那就要供有更多的功率和更高的电流。同时借需求对电源散布体系停止很大的革新。那统统皆需求有更多的无源器件(如:电阻、电容),而无源器件的增添,必将会占有相称大一部分PCB空间。无源器件内置的上风:1、 勤俭了珍贵的电路板外面空间,缩小了电路板尺寸并削减了其重量和厚度。2、 嵌入的体式格局因为消弭了焊接点,因而削减了引入的电感量,从而低落了电源体系的阻抗,可靠性获得很大进步(焊接点是电路板上最轻易引入毛病的局部)。3、 无源器件的嵌入将减短导线的长度,而且许可更松散的器件结构,从而进步电气机能。嵌入式电阻:目前市场情况中某些建造嵌入式电阻PCB的体式格局是接纳双金属层构造——铜层取一个薄的镍合金层组成了电阻器元素,然后经由过程对铜和镍的蚀刻,构成具有铜端子的种种镍电阻,而且间接取布线相连接,然后这些电阻器被层压至电路板的内层中。该手艺曾经被应用于通讯设备中,如:卫星、基站。而正在医疗电子设备、航空电子设备和电脑装备中也得到了运用。嵌入式电阻不只能够勤俭空间、削减重量和尺寸。同时也能够提拔电子机能。日本专业电阻生产商KOA正在电阻行业有长达60年以上的消费和研发履历,对应着新型PCB产业的手艺,固然也不会落伍,其XR73系列电阻,能够完整内嵌于PCB设想的电路中,并具有很好的公役和其他尺度的电阻特性,XR73系列电阻为一个零丁的反抗体,较上述局部的嵌入式电阻体式格局,正在阻值偏差,温漂,和一些噪声和各批次间的一致性身上有着奇特的上风,由于XR73是个完好的个别,是接纳尺度的电阻生产技术去完成的,其温度掌握和功率掌握,和阻值掌握局部皆存在着很大的灵活性,而且该系列嵌入式电阻的运用,能够正在广大的双面铜电极上间接停止微过孔衔接PCB的布线,以是辅佐PCB的印制,少了许多工序,能够间接层压到PCB中。以下为KOA XR73的根基框图和相干的尺寸:                                能够从图中看出,其内部架构,保护膜,根基散热局部,电极局部都是非常的完好。而且个中有两个局部有着和凸起的显示:1.     面积很广的双面电极。2.     异常低的厚度值,可达0.14mm.正在嵌入式无源器件PCB中接纳该系列的电阻运用有着以下的上风:                  1、下集成度。该系列运用经由过程三维可视化的安装体式格局较一般的SMD贴片有高精准性和稳固                       性的上风。2、下散热性,人人熟知,若是嵌入式电阻温降过高,将会形成整块PCB的热量过大,后续不能不借助核心器件散热,而XR73系列正在温降掌握方面异常优异,接纳导热率下的树脂充任电阻外层的保护膜          3、下可靠性:将电阻层压至PCB中,而PCB外层相当于电阻的物理情况保护膜,以是对电路的稳定性     有很大的提拔。      4、下优秀抗蜿蜒性及抗震性。内嵌式电阻较大的毛病的一部分在于电阻一旦潜入正在PCB内部,它的电极局部被流动,当热胀冷缩,和内部下强度机器应力蜿蜒电路板时,会对内嵌的电阻有个异常严重的磨练, XR73系列接纳了相干的手艺可以或许蒙受一定程度的蜿蜒和热胀冷缩磨练,而且KOA内部的测试针对该项目标要求也非常严厉,接纳大批量的蜿蜒0mm~1mm,0mm~5mm规格,测试后电阻的偏差必需掌握正在公役范围内。5、异常优异衔接性。 正在上文中也提到过微过孔手艺,内嵌式电阻再加上微过孔手艺,不只能够将电阻内嵌正在PCB中,而且PCB借能够多层化,而如许便会越发节约空间。XR73系列最大亮点在于,它是双面电极,而且电极局部是由Cu制成,具有很强的抗震性,而那一特性有着异常明显的运用---那就是XR73系列能够正在电阻的电极上实行微过孔手艺的同时取多层PCB的衔接。    总结:    其无源器件的嵌入式PCB,将会是一个趋向,目前国内诸多的电子产品和一些终端设备的研发和制造商,皆异常存眷这个范畴,将其作为一个手艺的储备,络续的去探究。嵌入式PCB能够较一般PCB的生产成本会进步,然则其对设想的革新(更小的尺寸,更少的层数,更沉的重量),安装用度的节约(从双面安装酿成单面安装),和带来的机能提拔皆应当被考虑到。跟着工艺的前进、产量的增添和合作方的兼并,本钱必然会下落,运用也将会更普遍。
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iC-PR 系列 蓝光反射式编码器 (新产品)
       iC-PR系列是一个先辈的光学,反射式,无透镜的编码器,具有集成的高密度相控阵光电传感器和一个蓝色LED。芯片供应下旌旗灯号质量取宽松的装配公役。差分数字ABZ输出有或没有插值,或输出模仿SIN/COS带索引可选择运用。典范应用于机电掌握的增量编码器。蓝色加强的光电传感器顺应嵌入的短波长蓝色发光二极管,并提供低发抖输出因为进步了旌旗灯号对比度。奇特的蓝色发光二极管和传感器装配手艺致使具有低光学串扰。 特性无透镜反射式光电编码器芯片,松散,高分辨率,增量适宜的反射式编码盘Ø 4, Ø 14, Ø 26 和Ø 43 mm单片高密度相控阵列具有优越的旌旗灯号婚配机能集成蓝色LED具有功率掌握功用,EncoderBlue ®低噪声旌旗灯号放大器具有下EMI容忍引脚可选操纵形式:数字A / B / Z(x1,x2,x4、x8、x16的插值);模仿COS / SIN带用模仿或数字Z旌旗灯号索引选通:不选通( 1 T ) ,B选通(0.T),AB选通(0.25 T )引脚可选择最小边沿间隔:80 ns, 1 μs, 10 μs互补正交输出 PA, NA, PB 和 NB互补索引输出 PZ 和 NZ模仿旌旗灯号输出便于装配瞄准和经由过程内部插补器进步分辨率工作温度局限:–40℃ ~105℃松散无透镜optoQFN封装(4 mm x 4 mm x 0.9 mm)可供应评价套件 运用增量编码器微型马达和实行器X-Y和线性运用工场自动化机器人消耗机器人
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17位绝对值磁编码器-MU1C离轴机电反应模块
MU1C离轴机电反应模块运用扭转编码器机电反应活动掌握 特性磁性离轴绝对位置编码器模块17位位置数据输出经由过程BiSS/SSI快速串行接口正交ABZ旌旗灯号输出经由过程RS-422线驱动器iC-HF或Sin/Cos输出经由过程线驱动器iC-MSA可编程分辨率1到32,768 (FlexCount)位置预置功用扭转速度达12,000 RPM5V电源供电具有反极性珍爱工作温度局限 -40 °C 到80 °C评价板套件包孕磁码盘MU2S 30-32N和线缆设置用户图形界面软件带主动校准功用 方框图
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iC-MU150离轴磁性游标编码器 - 极宽1.50 mm
iC-MU150特性集成霍尔传感器双轨讲扫描霍尔传感器优化为1.50mm极宽(主码道)旌旗灯号调治偏移、幅度和相位12位分辨率的正弦/数字及时转换(14位过滤)2轨道游标绝对值盘算高达18位16、32或64极对丈量间隔运用两个iC-MU150增添丈量间隔取内部多圈体系同步从内部EEPROM运用多主机 I2C接口设置兼容的微控制器串行接口(SPI,BiSS,SSI)增量正交旌旗灯号带索引(ABZ)FlexCount®:天真的分辨率设置从1到65536CPR 运用扭转绝对值编码器线性绝对标准单圈和多圈编码器机电反应编码器无刷直流电机换向空心轴编码器封装:方框图方框图:
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高精度-正弦/余弦插值余弦插值细分法
高精度-正弦/余弦插值细分法现有的驱动控制器需求装备有高分辨率的磁电或光电定位传感器以实现速度掌握大概定位的功用。所运用的传感器需求专门装备集成电路,用于传感器旌旗灯号的调治和正弦/余弦旌旗灯号背数字信号的转换。此份白皮书形貌了“细分器”;正在正弦/余弦旌旗灯号背数字信号转换(S/D转换)的要领和相干手艺应战,其一样也议论了取传感器相干的测量误差和对其赔偿步伐,并展现了最新的芯片解决方案和怎样对其停止挑选。目次:1.  正弦/余弦旌旗灯号背数字信号的转换要领..........21.1 快闪型(Flash) 转换器.......................21.2 矢量跟踪转换器.............................31.3 采样连结型的SAR转换器......................41.4 连续采样A/D转换器..........................41.5 插值细分组件对照...........................52.  带有示例的测量误差.........................62.1  旌旗灯号调治的观点............................93.   总结......................................134.   参考文献..................................13 白皮书正弦/余弦旌旗灯号背数字信号的转换要领高精度的磁力大概光电传感器[1]能够将角度信息大概长度信息以90度角的情势停止编码并转换为正弦大概余弦旌旗灯号。个中运用细分器停止非线性的A/D转换,其用于将正弦/余弦旌旗灯号转换为转角阶跃(拜见图1),其能够用增量旌旗灯号也被称为正交旌旗灯号停止展现,也能够用绝对数值字段停止展现该字段所表达的正弦旌旗灯号的相位角。图1:经由过程”细分器“的角度转换非线性转换函数一般运用反正切函数,如许相位角PHI能够间接从正弦和余弦电压中得到。多种A/D转换观点可应用于:快闪型转换器,比方iC-NV,运用了多个自力的对照器;矢量跟踪转换器,比方iC-NQC和iC-MQF,其仅装备了几个对照器,用于对控制器正在向上大概向下的方向上停止首次旌旗灯号采集,然后对所输入的角度停止跟踪;SAR转换器,比方正在iC-MR中说起的,正在基本原理上取矢量跟踪转换器类似,但会连结输入旌旗灯号直至得到响应的计数值;运用线性A/D转换器(比方:正在iC-TW8中运用的)也能够停止角度盘算,个中该A/D转换器能够离别将正弦和余弦旌旗灯号停止数字化处置惩罚.  完整集成了磁电和光电感到的单芯片编码器,比方iC-MU大概iC-LNB,运用矢量跟踪转换器去及时供应位置数据[1,2]。1.1 快闪型(Flash) 转换器图2展现了一种带有多个自力对照器的快闪型转换器,正在差别正切函数阈值时停止切换。最少一个对照器用于定义一名角解析度,也意味着对其装备的硬件要求异常下,以是需求运用很大的芯片面积–除非抛却周详电路。因而,这类情势适用于较低分辨率同时精度要求也其实不是稀奇下的计划。图2:快闪型转换器快闪型转换器有许多长处:其对照器能够并行事情而且险些同时完成旌旗灯号转换。因为正在竖立稳固的历程中会构成转换毛刺,因而运用了边缘间隔掌握的专利技术用于竖立平衡。当一连边缘到来时,若是其距离过远会推延,则会发生一个可计数的输出旌旗灯号-电路起到滤波器的感化,并且已受滋扰的输入旌旗灯号正在经由过程时其实不会发生提早,也就是说该滤波器的感化不会发生任何提早结果。快闪型转换不需要停止采样。因而,因为发生的正交旌旗灯号不会和任何时钟旌旗灯号同步,所以此旌旗灯号带有“模仿的”发抖特性–这类特性关于速度掌握异常实用。典范应用于光电或磁性机电编码器。1.2 矢量跟踪转换器矢量跟踪转换手艺重要应用于停止更高的剖析(拜见图3)。其装备有一个低级对照器,该对照器用于掌握计数器向上或向下计数。数字计数器将数值输入一个D/A转换器并天生模仿正切旌旗灯号。该正切旌旗灯号同余弦旌旗灯号混淆,并天生一个正弦旌旗灯号-然后将正弦旌旗灯号停止对照。图3:矢量跟踪转换 白皮书当体系稳固后,计数器包罗相位角而且逐渐少大概道逐比特位的纪录每个输入旌旗灯号的转变。这个历程中不会发生阶跃。矢量跟踪转换器的上风是该体系的功用取时钟无关,体系仅正在输入发作转变时才会被触发,如许能够收缩体系的延迟时间。因为该体系仅需求一个对照器,因而其设想能够做到越发周详。潜伏的电路中的偏移偏差会以一样的体式格局对一切切换点发生雷同影响–可同迟滞征象对照–因而该体系正在精度方面也具有肯定上风。跟踪转换器输出递增旌旗灯号时会发生响应的模仿发抖。当到达可调的最高跟踪速度的限定时,时钟同步影响才会显现出来,比方正在输出旌旗灯号时发作毛病。基于及时和下解析度的特性,该范例转换器被作为线性位置丈量体系的首选。1.3 采样连结型的SAR转换器关于不需要输出递增旌旗灯号的绝对丈量体系来讲,图4所展现的采样转换器是一种适宜的挑选。SAR(逐次切近亲近) 转换器的事情道理同矢量跟踪转换器道理类似,差别的是逐次切近亲近寄存器能够更快获得邻近的相位角,由于其步长能够更大且事情时不需要逐比特位停止跟踪。图4:采样连结型的SAR当遭到内部数据恳求触发时,体系经由过程采样连结电路对输入旌旗灯号停止解冻。正在该体系中,模仿旌旗灯号的稳固工夫重要决意了转换的速度和精度。此范例的转换器一般应用于机电控制系统和逆变器等关于角度旌旗灯号有较高解析度要求的体系中,其能够对模仿编码旌旗灯号大概位置编码旌旗灯号停止处置惩罚。1. 连续采样A/D转换器典范的要领:iC-TW8运用连续运转线性A/D转换器(图5)然后对相位角停止盘算。该体系的上风在于数字信号处置惩罚:旌旗灯号偏差既能够经由过程一次性按动按钮停止初始化校准后消弭,也能够连续的经由过程主动传感器漂移赔偿停止校订。图5:采样A/D转换器旌旗灯号滤波的运用使得解析度凌驾现实可用A/D转换器解析度成为能够。分解发生的增量输出旌旗灯号的完善占空比为50%而且几乎没有发抖。然则,正在体系掌握时也需求思索对因为旌旗灯号处置惩罚所致使的几微秒的恒定延迟时间。该转换器重要应用于下解析度的线性测长仪和受益于供应主动旌旗灯号校订的扭转式编码器体系。1.5插值细分组件对照 不必赘言,运用甚么品种的转换器由其运用局限决意:挑选跟踪转换器iC-NQC和iC-MQF的缘由是由于其具有及时的特性,最小延迟时间不超过250 ns,那一般经由过程模仿途径运转工夫决意。关于采样转换器iC-MR和iC-TW8来讲,丈量数值时的稳固工夫(拜见表1)至关重要,其决意了能够实现的采样率。iC-MR能够正在2微秒内运用13bit对角度位置停止剖析,而一连运转转换器iC-TW8需求24微秒并采样6个样本用于更新位置数据。另一方面,若是速度是恒定的,iC-TW8能够经由过程可调的数字滤波器将现有的提早期低落到4微秒内。和扭转变压器的处置惩罚一样一般,但是输出位置信息能正在相称短的时间内追逐输入角度。表1:转换特性白皮书 除剖析度外,一样需求思索精度,转换器的精度不只同A/D转换器的处理器质量相干,同时也取旌旗灯号调治的局限值相干。每一个针对旌旗灯号途径停止批改的D/A转换器皆需求预留芯片面积,响应的也会致使本钱的增添-因而关于电路设计者来讲需求停止优化设想。表2中器件对照显现iC-MQF转换器的解析度取iC-NQC的解析度比拟要更低。不外,因为具有更周详的分开旌旗灯号调治,因而其精度更高。平安导向的编码器体系需求一些附加功用:iC-MR器件具有特别的诊断功用,比方:旌旗灯号和温度监控,内存搜检和毛病模仿。关于控制器通信,一个并行接口和多个串行接口皆可用。经由过程设置BiSS C上的位置数据输出,能够增添平安计数数据及扩大至16位CRC校验。表2:操纵特性2.      带有示例的测量误差如有必要,需求对图6中示例指导的正在磁环扫描历程中运用磁阻传感器致使的测量误差停止思索。 图6:带有偏差源的运用实例 白皮书 潜伏的偏差源能够是:不精确的磁化丈量目的磁阻传感器偏移大概幅度致使的旌旗灯号偏差不精确的传感器位置对齐致使的正弦/余弦相位偏差毛病调治或调治缺乏致使的旌旗灯号偏差 不精确转换致使的测量误差若是没有响应的抵消步伐,会发生毛病的插值细分效果,因而增量输出旌旗灯号显着发抖较强。一方面机器角度调换致使的输出发抖是能够接管的,然则另一方面因为丈量系统误差致使的发抖是没法接管的-使人遗憾的是,没法对那二者停止辨别大概婚配。因而,关于潜伏偏差源的准确熟悉是非常重要的。角度盘算公式注解了我们需求对哪些旌旗灯号偏差停止思索:公式:经由过程反正切函数的角度盘算 与其相干的偏差源有:偏移电压,取幻想相位差之间的偏向,正弦取余弦幅度之间的偏向,能够的谐波波形扭曲。因而,我们需求晓得这些旌旗灯号偏差是不是需求停止”调治“大概该偏差能够被无视。 三个案例预算对调治精度的要求:磁性,同轴,1CPR:0.1度(12位)精度:       要求旌旗灯号偏差磁性,离轴(32对磁极),64CPR:0.1度(12位)精度:       要求旌旗灯号偏差光电,离轴,2048CPR:20秒(16位)精度:       要求旌旗灯号偏差 白皮书 案例1:若是希冀机器角度精度为0.1o(12位/每转)同轴霍尔传感器体系,每转供应一个正弦周期旌旗灯号,那么能够揣摸出每一个旌旗灯号偏差必需低于0.2%。只管野生手动调治异常费时且关于现有的丈量装备也是一个很大的应战,然则仍旧能够实现精度调治。调治东西拜见:http://www.ichaus.de/tools合适的器件:iC-NQC,iC-TW8,iC-MR 案例2:运用磁阻传感器采样磁环时,可低落对插值细分深度和技术上旌旗灯号精度的要求。尽管如此,越发准确的调治仍旧需求依赖于丈量目的磁化的准确水平。输入频次跟着极数的增添而增添-因为插值细分倍数的削减,因而其关于矢量跟踪转换器来讲也其实不是题目。合适的器件:iC-TW2,iC-MQ,iC-NQC,iC-TW8。 案例3:关于光电编码器体系,比方2048正弦周期每转,应当停止更准确的剖析,其关于旌旗灯号调治的要求好像其实不是稀奇下。然则,一般光栅偏差一样平常已到达最大许可测量误差,如许分外的旌旗灯号调治偏差便没法接管了(拜见表3)。因而,因为较下的输入频次,关于细分电路的要求变得相称下。采样组件比方iC-MR是必须的。表3:取校准相干的角度偏差 白皮书 2.1 旌旗灯号调治的观点 为得到较好的细分效果,传感器旌旗灯号需求停止调治[3]。器件iC-MQF及iC-MR应用于模仿前端(AFE,拜见图7)用于旌旗灯号调治,其经由过程多个D/A转换器停止调治。与之相对,iC-TW8运用本身调治数字信号校准。 用于旌旗灯号调治的模仿前端(AFE)图7:用于旌旗灯号调治的模仿前端周详仪表放大器供应了一个粗拙的放大旌旗灯号用于旌旗灯号顺应,同时经由过程邃密调节器均衡旌旗灯号差别。进一步经由过程D/A转换器正在前端停止偏移校订,其能够凭据旌旗灯号跟踪校订。前端能够丈量旌旗灯号中的DC局部或传感器供电作为参考旌旗灯号。别的,电流控制器能够供应一个稳固的前提,比方经由过程为磁阻传感器供电或为光学系统中的LED供电。此处的上风在于,若是正在室温下停止调治,校准精度不会随温度的转变而转变。 要害特性:集成的电流/电压转换器和电压分配器已校订偏移的仪表放大器自力的可粗调或微调的放大因子经由过程跟踪偏移参考停止传感器漂移赔偿经由过程调治传感器供电实现旌旗灯号稳固(总计值大概李萨如图)白皮书 数字信号校订 正在模仿途径中,iC-TW8仅具有粗放大和粗偏移调节器,以便使输入旌旗灯号处于A/D转换器的最好工作范围中。(拜见图8)图8:带有A/D转换器的PGA 前端和数字信号校订器响应的,唯一数字旌旗灯号停止校订盘算。能够经由过程一个周详的漂移监控器对出厂校准停止评价偏向,用于设置警报。角度位置经由过程CORDIC算法(坐标扭转数字计算法)停止盘算。 要害特性: 可调的粗放大因子(6 到45dB,3dB每步)可调的模仿偏移校订(100mV每步)数字偏移和偏移漂移校订(244uV每步)对幅度差的数字赔偿(0.02%每步) 数字相位校订(0.056o每步)观点上风两个观点皆展现的上风:电源接通后,当体系处于住手状况时,模仿旌旗灯号途径已校订稳固,由于传感器供电在校定时已调到最好旌旗灯号状况。正在旌旗灯号途径上没有分外的延迟时间,因而能够很快天得到细分效果。关于初始化出厂校准,能够需求装备主动的丈量装备。数字校订应用现有的活动,要末经由过程最后界说的最适宜的静态顺应,要末正在运用中对其静态漂移停止临时络续的赔偿。校准的测试装备不是必需的,且能够经由过程主动体式格局或按动按钮停止现场从新校准。那有利于由客户自行安装的模块化体系。表4显现关于实现的赔偿功用的器件对照白皮书 器件特性概览 iC-NQC 13位旌旗灯号调治插值细分芯片及时增量输出 BiSS绝对接口具有周期盘算 BiSS从机BP1,SSI   iC-MQF 可编程带RS422驱动的12位正弦/余弦插值细分芯片 及时十进制增量 RS422毛病保险传感器供电掌握白皮书iC-MR 带控制器接口的13位采样连结正弦/余弦插值细分器  BiSS或嵌入式单圈和多圈处置惩罚平安监控特性 要害特性:快速采样连结细分:2us,周详旌旗灯号调治,源掌握输出(ACO),1Vpp线驱动输出,并行8位单片机接口,串行接口(BiSS/SSI,SPI),I2C,12位A/D转换器(温度感到)平安特性iC-TW8 带有主动校准16位正弦/余弦插值细分器 本身校准单次/络续 完善增量旌旗灯号 要害特性:250ksps,16位,恒定延迟时间(24&us),提早规复到4μs(伺服环路),二进制/十进制0.25倍至16384倍,后置AB分配器[1/1到1/32],输入频次125kHz,A/B/Z 8MHz,最小边缘间隔tMTD 31ns,主动偏移,放大,相位,按钮校准,经由过程LUT停止扭曲赔偿,旌旗灯号质量监测,运用引脚设置,I2C,SPI,3.3V(15mA),5V白皮书 3.   总结运用差别体式格局对S/D转换器停止了展现,专门为插值细分,正在挑选最优解决方案时应思索多个主要原则。本章的表格[4]包罗最新芯片解决方案,也能够在线下载。4.参考文献[1] EncoderTechnologiesinComparison:Magneticvs.Optical,Elektronik10/2012[2] 18BitAbsolutEncoder-IC,ElektronikIndustrie03/2012[3] EasyConditioningandSafeTransferofSensorSignals,Elektronik Industrie4/2010[4] ProductSelector Interpolator IC 关于iC-HausiC-Haus GmbH是一家行业抢先自力的德国制造商,为尺度集成电路(ASSP)和定制ASIC半导体供应解决方案的环球代表。30多年来,公司一向致力于正在产业,汽车,医疗运用的公用集成电路的设想,消费和贩卖。iC-Haus正在CMOS手艺,单极手艺和BCD手艺方面的单位数据库专门用于设想实现传感器,激光/光学和驱动器ASIC。集成电路组装正在尺度的塑料封装内,或运用iC-Haus板上芯片手艺制造完好的微体系,多芯片模块,和连同传感器的optoBGA / QFN。更多信息请接见:http://www.ichauschina.comhttp://www.ichaus.com
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关于越发平安的汽车FET驱动运用
     凭据IEC 61508和ISO 26262实现功用平安解决方案会影响全部工程历程从集成电路的设想到加工和质量管理。新的ISO 26262尺度的目标是正在汽车的每个单一功用实现可比较的和奇特的风险评价。本文概述了取微控制器平台及其周边的状况,借剖析了功率FET的功用珍爱特性。正在汽车范畴将来大多数的立异将盘绕新的电子系统,比方电子转向(X-by-wire),制动辅佐体系(BAS),电子差速锁(EDS)和完好的电力驱动(混淆/电动汽车)。那又反过来增添了我们对电子装配功用平安的依靠,正在混淆动力汽车或电动汽车到达了新的高度。到如今为止,不断提高质量想法连结正在一个高等级的可靠性–只管愈来愈庞大的设想和大量的电子子系统内置到每一个汽车。电子平安相干功用的运用,如转向,操纵,和主动制动,要求这些历程的功用平安而且不形成损伤,纵然当一个简朴的毛病发作。2004年它成为需要的义务,由于IEC 61508适用于一切取平安相干的开辟。特别是关于汽车工业,ISO 26262管理着功用平安,现在正在标准化并正在将来两到三年见效。这个新的国际标准作为客观的文件, 正在每个车辆功用具有可比较的和奇特的风险评价。  素质平安硬件      多年来,平安的ASIC /定制芯片设想的特性是ABS和安全气囊体系的要求,是最先辈的手艺。但是,若是我们看一看正在汽车电子基于微控制器的平台,状况黑白常差别的。图1是一个总框图显现正在汽车中的一个电子掌握单位。除电池供电,单片机是中心单位处置惩罚当地的传感器旌旗灯号,与其他子系统通讯,并经由过程功率单位激活实行器。正在平安控制器软件曾经有了长足的前进,设想加工管理,和AUTOSAR汽车电子通讯体系,汽车SPICE / CMMI和FlexRay。也有一些微控制器曾经或行将进入市场,将能够知足ISO 26262的要求ASIL D(汽车平安完整性品级D)。至于硬件设想而言,那几个方面是现在的核心:电压监控,传感器逻辑和功用的监控,传输途径,其次是功率单位的完善驱动。传感器能够被监测经由过程硬件和微控制器软件的逻辑。关于传输链接,适宜的和谈有助于牢靠天辨认而且能够改正这些毛病。功率输出级的设想是一个特别的应战,比方,正在实行器的状况回读冗余能够极具本钱束缚。图1:汽车电子掌握单位整体框图单片机和掌握单位之间的接口    我们的目的是平安操纵功率单位运用来自微控制器的输出旌旗灯号。对日趋庞大的微控制器趋势于具有较低和更低的功耗,致使了较低的电源电压,较低的中心电压,和较轻的I / O电压正在输出低额定负荷。正在庞大的微控制器, I / O 电压如今一样平常是1.8 V 到3.3 V。那抵消了络续增进功率单位的需求–也临时作为48V车载电源,旨在低落电流和电缆消耗。电子驱动,如转向或刹车,正在发作毛病时异常要害。这里,ISO 26262界说了四类风险(ASIL A至D),考虑到详细的平安要求和界说的最大许可的生效概率。要求经由过程手艺解决方案,低落风险。详细而言,那意味着要害的毛病必需被检测并自动防备毛病。功率FET完善的激活是如许异常的主要。固然也适用于FET驱动器,那是单片机和功率输出之间的重要环节。当设想FET驱动器,非常重要包孕所有的设想参数。上面是典范的: 1.毛病监测(从输出端之间衔接的GND或VCC缺失)2.驱动电源和启动特性(比方单片机I/O三态)3.需求逻辑电平转换(比方1.8–5 V至5 V或10 V)4.注重功耗,负载电流,和开关频次。  当评判一个驱动器的安全功能,重要存眷的是第一级的毛病检测和电路怎样回响反映:1.因为印刷电路板或元器件的缺点短少接地2.电源电压缺失或颠簸3.两个输出衔接/短路4.内部突发瞬变5.输出过载和超温图2:从FMEA摘录    本次评测将主动致使一个FMEA或生效形式影响剖析。如许做的目标是为了体系天纪录可能发生的事变和需要的丈量,根据IEC61508和ISO26262实现功用平安。正在驱动级运用FMEA    FMEA试图形貌哪一个元件功用和潜伏的毛病或生效可能发生。生效的缘由和影响停止了剖析和评价,对全部产物和用户具有主要的意义。接下来的题目要回答的是怎样可能会泛起毛病–和怎样检测和防备以制止任何进一步的损伤。这些具体的剖析纪录,成为任何集成电路设计计划的一个组成部分。他们固然也集成正在生产过程中,集成电路测试,和产物的质量保证。经由过程举例的体式格局,图2给出了一个普遍的FMEA用于FET驱动器的第一页材料。防备潜伏的毛病是主要的和最重要的,是正在产物和以后的操纵中具有牢靠的检测。FMEA可用来肯定潜伏的要害毛病,他们怎样肯定,和怎样制止其影响。这些信息间接影响到后续的IC设想。 FET驱动器功用平安的一个例子    这些详细的安全措施,经由过程从一个平安FET驱动器系列的IC模子举例具体注释。图3给出了一个NMOS逻辑FET驱动电路的原理图(比方,IRL44N),运用 iC-MFL作为一个驱动器。正在发作毛病的状况下IC必需防备NMOS逻辑FET经由过程一个逻辑旌旗灯号激活。取所述第一级的毛病,驱动器输出必需连结正在一个平安的低电平。除基本功能,电平转换(从1.8 V–3.3 V至5 V),功率FET输入驱动器,iC-MFL的设想保护措施,防备以下毛病:1.IC短少GND或VCC2.输入开路(比方电缆断裂或单片机I/O心三态)3.两个输出短路     最严峻的状况是天或电源电压VCC的缺失,个中一样平常尺度的FET驱动器不克不及包管正在输出为平安低。除传统的VCC或电源监控,接地监控才能也被包孕正在器件中。若是天的衔接被中止,没有这些步伐无明白潜伏的比率可用于内部逻辑,内部FET经由过程从IC内部电路将被激活。该器件具有两个天(GND和GNDR)。    若是一个衔接中止,监控辨认毛病并封闭输出级。若是VCC中止,输出也明白由一个值约30 KΩ的内部下拉电阻衔接到天,从而切换到一个平安的操纵形式。为了增添安全性,一切输入具有施密特触发级和下拉电流。正在单片机的启动阶段,那时期所有的I/O端口三态,这些下拉电流包管了划定的FET驱动器的输入状况。FET驱动器输出是有用的推/推电流源,个中推侧衔接到天比推侧强。若是内部两个输出短路,个中一个驱动下电温和另一个为低电平,芯片输出为低,并包管一个低的电平。输出具有防过压珍爱他们免受突发瞬变(18 V,100 ms)。    FMEA也能够正在其他状况下运用,如PMOS-FET驱动电路,或其他输入和输出电压局限,实现雷同的单一毛病珍爱。为了NMOS-FETS和PMOS FET平安驱动,器件供应可调治输出电压局限5 V,10 V和谦幅度电压。上面的例子只是道清楚明了正在事情历程中防备毛病步伐,而且由IC设想间接影响。图3:平安功率FET驱动电路远景    如图所示,实行功用安全系统凭据IEC 61508和ISO 26262影响全部工程历程,从集成电路设计到加工和质量管理步伐的睁开。那将一定致使各部门作为一个团队在一起事情,为项目开辟做出所需耐久的和伟大的勤奋。响应的剖析是需要的,正在电子工业和其他子范畴。     固然也适用于完好的体系级别,比方转向或制动体系。那是能够预期的,安全功能将日趋成为正在汽车行业和产业情况的尺度。
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Encoder Blue: iC-Haus 运用蓝光 LED 实现新一代光电编码器!
iC-Haus 使编码器显现正在蓝光下运用蓝色 LED 实现一种立异奔腾的单芯片光电编码器iC-Haus 开辟用于光学定位编码器的传感器芯片,该芯片搭载了专门针对蓝光设想的光电二极管。产品图片:Encoder blue 器件体积玲珑的optoQFN 封装情势:下载文本及图片:http://www.ichaus.de/iC-Haus_Encoder_blue_newsrelease_cn  蓝光的较短波长和较浅射入深度能够有效地提拔增量式编码器和绝对式编码器的机能,比方:分辨率,旌旗灯号幅度,谐波失真和发抖性等。同别的波长较少的光芒比拟,蓝光正在雷同的间隙宽度下能够发生更小的衍射,因而能够发生更清楚的图象。     当代半导体工艺使加工越发邃密的平面构造成为能够,其能够应用蓝光的射入深度浅的优 点提高效率。同时邃密的构造也许可光电二极管运用交织结构,如许能够低落编码器正余 弦旌旗灯号的偏移。同时对光敏感区域的下添补因数能够经由过程等效多少变更去实现。  蓝光LED是白光发射的根蒂根基,汽车工业和照明手艺关于白光发射器皆有着极高的需求。现在,具有较好恒温和临时稳定性的蓝光  LED曾经能够运用,因为蓝光LED具有更高的产光率和更高的效力和更优惠的价钱,因而现在运用于编码器中的IR大概红光LED取蓝光LED比拟,在一定程度上便显得相形见绌了。跟着LED手艺和CMOS手艺的希望,光学定位传感器正在那方面受益隐着。iC-Haus 对本身消费的高分辨率iC-PTH系列的新型增量扫描器停止优化,特别正在蓝光方面。同时为该范例的单芯片编码器的集成平台注册了Encoder blue商标。  iC-PTH系列的新型编码器芯片将扫描优化和旌旗灯号插值细分联合起来,集成正在极小的可用空间:带窗口的5x5 mm2optoQFN封装。经由过程对光学芯片的相位阵构造停止优化,仅用扫描最小面积  1.9 mm x 3.1 mm 和一个直径仅26mm的码盘就能够天生每转10000个脉 冲。  蓝光能够低落乐音,进步旌旗灯号对比度,同时能够经由过程提拔效力削减光学系统的电流斲丧。  该芯片能够输出带零位的低发抖编码正交旌旗灯号,并经由过程4mA推挽式驱动器以单倍、 双倍或四倍细分分辨率停止准确的机器掌握。同时,正在机电换向掌握中运用集成的附加三通道扫描,交换了通例的霍尔传感器。正在这里,码盘界说换向旌旗灯号,调解码盘就能够很容 易使旌旗灯号取机电的极对数相适应。  零位旌旗灯号宽度和细分解析度能够简朴天经由过程芯片引脚停止挑选。许可输出频次上限至1.6MHz,如许能够实现每转10000脉冲、机电转速到达约10000rpm的机电掌握。能够激活模仿测试旌旗灯号,以易于位置对齐和测试装配校准。  扫描面积小和下敏感度有助于减小编码器本身所需能耗,5V电源只需发生仅仅几毫安的操纵电流。能够有用提拔LED的寿命,特别是正在机电处于较下运转温度的状况下,该IC-PT?芯片能够调治LED电流,同时对因为老化大概温度影响形成的转变停止赔偿。 iC-Haus 供应带有塑料码盘、传感器芯片和可插拔的蓝光LED的评价套,可插拔蓝光LED 可用来取运用红外光源的旌旗灯号质量停止间接对照,且对其长处停止判定。正在停止体系设计时需求思索运用较下的蓝光LED的正向电压,和正在编码器中运用的质料的稳定性。  Encoder blue正由着名的编码器生产商停止集中测试和认证,而且无望近期最少正在下解 析度产物方面替换现在的红外LED和传感器芯片。欲相识更多信息,请登录 www.encoderblue.com 关于 iC-Haus iC-Haus GmbH 是一家行业抢先自力的德国制造商,为客户供应尺度集成电路(ASSP) 和针对客户定制的公用集成电路ASIC 解决方案。30余年来环球范围内,iC-Haus 一向致力于产业、汽车和医疗范畴的特别集成电路的运用开辟。iC-Haus正在CMOS 手艺、单极手艺和BCD手艺方面的单位数据库专门用于设想实现传感器、激光/光学和驱 动器ASICs。   芯片装配有尺度的塑料封装,或为了完好的微体系运用iC-Haus的板上芯片封装(COB)手艺,多芯片模块,或搭载了传感器且运用  optoBGA 或optoQFN 的封装。更多信息请接见:http://www.ichauschina.com 更多题目请详询:Horst Huse电话:+49 8762 2850                          网站:   http://www.ichaus.biz传真:+49 8762 2805                          邮箱:   horst.huse@ichaus.biz   
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明星单品: iC-MB4
iC-MB4 iC-MB4是BiSS接口主机,合营带 BiSS 或 SSI 接口的编码器。iC-MB4 芯片掌握和编码器通信协议,读取的传感器数据能从单片机/DSP读取。寄存器通讯和实行通讯也集成正在 5x5 mm QFN28 小封装或 TSSOP24 封装。iC-MB4 功用特性:和 BiSS-C, BiSS-B, SSI 和 extended SSI 和谈兼容可取8个从机(编码器)双向 BiSS 通讯,速度高达 10 Mbit/s可编程接口带集成收发器:双通道(TTL或CMOS),单通道(RS422或LVDS)主动赔偿线提早高达64位数据每从机,高达16位CRC每从机SPI或并行接口到控制器(比方:单片机或DSP)传感器数据读取周期可主动触发(AGS)大概从内部旌旗灯号掌握(引脚或下令)。读取数据的CRC校验会主动正在 iC-MB4 停止,报警毛病若是失利。此芯片运用单个 3V 到 5V 电源,合适运用是任何体系需求读取位置数据或调试 BiSS 编码器,包孕:多传感器体系,扭转或线性编码器的控制器,马达反应体系,机器人,等等。
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明星单品: iC-PV
iC-PViC-PV: 电池缓冲40位多圈霍尔编码器  专门为无齿轮多圈编码器设想,iC-PV 是低功耗计划带霍尔传感器,轻易用电池供电。芯片超小封装和经济实惠,勤俭本钱,低功耗 (10 µA 用 3.0V 到 5.5V 电源) 合适机器齿轮多圈编码器的替换解决方案。 iC-PV 功用特性:高达40位多圈数据主电源毛病主动切换电池供电串行接口衔接带多圈接口器件 (比方: iC-LGC, iC-MHM, iC-MN, iC-MU)单圈数据输入衔接不带多圈接口器件 (比方: iC-LNB, iC-LNG)毛病报警 (设置毛病,磁场监控,电源监控)    iC-PV 借能当低功耗电池供电并行接口3位单圈编码器。芯片电源电压 3.0 至 5.5 V,操纵温度局限 -40 ~+125 度,合适产业运用。 
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iC-MHM
iC-MHMiC-MHM: 14位BiSS/SSI磁编码器芯片带多圈接口iC-MHM 是绝对角度编码器,单芯片集成:霍尔传感器,高分辨率及时正弦数字转换,串行接口,多圈接口,RS422和LVDS收发器。悉数功用集成正在 5x5 mm QFN28 的小封装。iC-MHM 功用特性:14位正弦数字转换 (0.02度角度分辨率)BiSS/SSI 通讯用集成RS422收发器速度高达 10MHz模仿正余弦波 1 Vpp 差分输出高达46位分辨率 (多圈32位 + 单圈14位)毛病报警iC-MHM 平安操纵速度高达 80,000 RPM (12位分辨率),带安全功能:CRC 校验输出 (最多16位CRC), 操纵计数,毛病报警 (霍尔传感器毛病,多圈同步毛病等等)。此芯片操纵电源电压局限 4.5 至 5.5 V,操纵温度局限 -40 ~ +125 度。芯片设置参数可从 EEPROM 读取或经由过程单片机 SPI 接口写入。
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集成光编码器用于BLDC 机电反应
集成光编码器用于BLDC 机电反应   正在产业大多数的电能消耗来自大型机电和流动速度的驱动体系。因而,能效活动控制系统应顺应将来现实负载需求运用。BLDC机电知足那一要求经由过程电子换向和调速掌握。机电磁极绕组换向正在最好的转子位置的是非常重要的,用于削减电消耗当运用可变转速和负载的状况。转子位置反应可靠性是很重要的,关于活动控制系统的机能。它许可定子绕组准确的换相,最大限度天削减机电电消耗。一般正在120°相移UVW 旌旗灯号用于激活BLDC 机电驱动器的换向。差别的选项可发生UVW旌旗灯号。那能够运用霍尔传感器或开关,能够组装正在绕组中或安装正在一个小的PCB 上面;盘算软件基于反电动势数据从定子绕组;衔接正在电机轴上的光学或磁编码器;或先辈的单片光学或磁编码器芯片集成机电外壳傍边。霍尔传感器或开关普遍用于BLDC 机电,因为其低元件本钱。这种方法需求有用的算法去盘算UVW,从测得的反向电动势。同时快速微处理器或DSP 需求削减执行时间和削减分外的延迟时间。这种方法的范围,UVW旌旗灯号的发生能够正在快速负载转变,正在低转速和正在同步操纵上寓目到。硬件中检测转子的绝对位置被以为是最牢靠的挑选。衔接正在BLDC 机电上的光学或磁性编码器是有益的,当需求高精度静态定位,若是运用对本钱不敏感。挑选磁/光学机电编码霍尔传感器用于换向  正在一个BLDC 机电运用三个星散的霍尔传感器/开关发生UVW旌旗灯号基于传感器的安装位置,无论是正在定子绕组,或组装正在小PCB上,0°,120°和240°,位置相对转子永磁体。正在某些状况下,一个磁极环衔接到轴能够用。图1 的左侧显现了三个霍尔传感器/开关的机器位置,用于UVW旌旗灯号的发生。UVW旌旗灯号定位精度取闭的转子现实位置取决于安装公役取合营霍尔传感器/开关的灵敏度和稳定性。磁场转变许多,因为超温,转子速度和操纵寿命(永磁老化),位置偏差很容易累加+ / - 3°或更多。另一种要领运用四个集成霍尔传感器而且旌旗灯号疗养天生正弦/余弦旌旗灯号,个中正在360°迁移转变角度位置是一连可用的。图1的右侧显现了霍尔部署。一个小的永磁铁直径正在4-6mm衔接到转轴,经由过程集成霍尔桥采集发生轮回转变旌旗灯号。传感器装配许可发生一个差分正弦/余弦旌旗灯号,对一般的磁场是不敏感的。正弦/余弦旌旗灯号然后能够经由过程一个正弦-数字转换器转换为绝对位置值。这类插补经由过程盘算正弦值除以余弦值的反正切。它供应了转子的绝对位置,可设置6~12位分辨率。图 1: BLDC机电位置检测的挑选用于换向  当代混淆旌旗灯号集成的研究进展,让霍尔阵列加上所有的正弦/余弦旌旗灯号疗养和插值用于绝对位置,可以或许正在一个编码器IC集成。替代三个星散的霍尔传感器/开关,一个单一的5x5mm封装能够组装正在同一个PCB上(参图1)。该Z 旌旗灯号标记转子的整位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的要领盘算机电的绝对位置,正在机电掌握和活动控制系统。从绝对位置也能够发生增量ABZ旌旗灯号可用于监测快速位置转变,以异常低的提早。图2显现了上/下AB旌旗灯号编码,用于增量操纵。当机电的偏向反转AB旌旗灯号改动其相移。该Z旌旗灯号标记转子的整位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的要领盘算机电的绝对位置,正在机电掌握或活动控制系统。用正弦/余弦到UVW,插值单位的换向旌旗灯号能够发生两个,四个或多个磁极机电范例。在这种情况下,每一个换向旌旗灯号偏移了66°相位。它能够间接掌握BLDC驱动单位用于块换向。它也能够经由过程机电控制器用来发生正弦波换向。一个集成的单芯片磁编码器一般有多输出选项,用于机电控制器或初级活动控制器。但希望近落伍于当前的需求。图2: 经由过程正弦/余弦发生UVW和ABZ提出了经由过程单芯片编码器集成  单芯片编码器一体化的希望,使一个完好的“片上体系”具有多个输出挑选用于BLDC 机电。图3显现了BLDC 机电反应选项,以iC-MH8作为一个例子。正在顶部的UVW 其他旌旗灯号的输出选项设置,比方绝对位置经由过程SSI / BiSS接口,ABZ增量和模仿正弦/余弦旌旗灯号。该芯片包孕一个霍尔阵列,模仿旌旗灯号疗养,数字正弦/余弦插值,偏差监控,自动增益控制,多编码器的输出花样,UVW机电换向输出,数字设置,线驱动才能,和片内编程。霍尔桥旌旗灯号疗养和放大经由过程PGA自动增益控制去赔偿差别的操纵前提,如温度,电源电压或磁场的转变因为温度或老化。图3: 绝对磁编码器机电掌握带输出选项  芯片上的正弦/余弦旌旗灯号放大到1 Vpp,而且经由过程一个差分模仿输出驱动器,用于内部监测或自力的插补。他们也被用于12位及时正弦数字转换器/插补器,以一个异常低工夫提早,小于1μS。12位供应了一个小于0.1°的分辨率。一个绝对位置可读出经由过程串行SSI(同步串行接口)或BiSS接口(双向同步串行接口)的活动控制器。一个开放尺度的SSI / BISS供应高速串行接口,也用于生产线设置。若是需求,集成的RS422 线路驱动器支撑少电缆到机电或活动控制器。ABZ旌旗灯号以2MHz的频次更新而且延迟时间小于1μS。零位可编程256 步(114°)用于增量,192 步(118°)用于UVW接口。也很重要的是要有设置和疗养模仿旌旗灯号的才能。那需求一个下质量编码器输出旌旗灯号。挑选BLDC 机电换向磁极设置,可用于种种差别的机电装备范例。可调设置存储正在编码器芯片的RAM而且可以或许编程到片内非易失性ROM 中,上电后可读。光集成也能够  磁性编码器芯片可以或许更好的用于异常刻薄,尘土和严厉的情况。但是光单片编码器芯片带换向输出经由过程光学系统集成一样变成能够。其机能更高一些,但对照注解,两种手艺齐头并进。图4显现了两个单芯片光学编码器带增量和UVW输出。这里的分辨率界说是码盘肯定的,而且运用三个光学传感器用于发生UVW。机电的极对数界说是码盘设想肯定的。比方,四个光电二极管阵列能够供应高达20,000CPR用一个直径33.2mm的码盘。特别的封装如optoQFN相符这个光学解决方案需求。如今的混淆旌旗灯号集成才能能够供应牢靠、高度天真单片编码器芯片,而且可设置磁编码器反应选项具有12位分辨率。那取传统的霍尔传感器/开关体系相比较,具有下机能集成到机电壳体。正在光学编码器带有集成的UVW输出挑选,也是单芯片解决方案的发展趋势。这些趋向支撑加强机能进步机电电子换向的能量效力,经由过程最好的机电反应解决方案。图 4: 光学单芯片机电编码器芯片带UVW换向   
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IC-HAUS 驱动中的运用计划
IC-HAUS 驱动中的运用计划 -----------涉及到IC-HAUS电源管理iCs、编码器iCs、24V通讯电缆驱动iCsIC-HAUS驱动中的运用计划正在产业和自动控制范畴为客户供应天真的电源解决方案,并且供电系统的电压局限宽阔。能够运用正在产业传感器、扭转编码器、直线编码器等。论文正在引见IC-HAUS的驱动计划前先简介IC-HAUS电源管理iCs。 一:IC-HAUS电源管理iCs IC-HAUS电源管理iCs统共有6个型号,能够分为三个范例:IC-DC,IC-JJ,IC-WD系列。IC-DC正在计划中作为电源芯片IC-JJ的特性以下:供电电压VBAT局限6 to 16.5V。正在输入电压不稳定的状况下可以或许稳固输出肯定工夫---自给功用。静态电流很小,30μA阁下。兼容TTL-/CMOS输出形式。12V/30mA三态输出。短压检测,单线串行总线,看门狗检测功用,ESD珍爱。 IC-WD系列的特性以下:输入电压局限8-36 VDC效力异常下的降压变换器内部集成了开关晶体管和绝流二极管经由过程内部电阻调治停止电流;100 kHz内部自带集成的振荡器两路降压调治输出离别200mA/25mA输出电流异常低的纹波;ESD珍爱;温度局限正在-40 to 85°C之间SO8和DFN10两种封装花样正在PCB布线的时刻需求极少的空间二:驱动中的运用计划如上图所示意的是DC/DC变换器iC-DC的运用。输入电压的局限是正在4.5V到32V之间。VCC2给6通道增量光学编码器iC-LTA/iC-PT供电,VCC1给3通道差分线驱动器带集成阻抗匹配的器件iC-DL供电。这类供电体式格局使传感器件和电平传输器件之间做到了有用的断绝。iC-DL器件的过压和过温报警经由过程TNER引脚进入iC-DL。经由过程这类体式格局将iC-DC的错误信息和iC-DL的短压和过温监测联络起来。NER管脚将供应两个芯片的错误信息。    图例电路应用了iC-DC自己固有的反向电极珍爱特性。ZD1, ZD2, D2 to D13 和 电阻 R3构成的珍爱电路能够防备任何情势的过压输出。工程师正在设想这些珍爱电路的时刻能够凭据本身的履历,没有特定的要求。详细设想规格参照官网阐明。输入电源经由过程电源管理IC内部的二极管接正在IC-DL的管脚VBx上供电,非常轻易。  iC-LTA/iC-PT是6通道增量光学编码器,能够运用正在直流无刷电动机和产业驱动上。实测输出波形以下所示:能够看出波形对称性很好,波形结果非常幻想。波形输入到24V通讯电缆驱动IC-DL的输入心,IC-DL输出经由过程通讯电缆输入到100米中的PLC。IC-DL的特性:6通道限流防短路推挽式的驱动3路差动通道的挑选集成了30至140欧姆的电阻;供电电压局限很宽正在4到40V之间。200mA输出电流;输出饱和电压很低;兼容TIA/EIA standard RS-422。总线输出三态开关;转化无延时上升斜率很下。内部施米特触发器,下拉电阻;TTL and CMOS电平兼容;防压高达40V。RS‐422(EIA RS‐422‐A Standard)是Apple的Macintosh计算机的串口衔接尺度。RS‐422运用差分旌旗灯号,RS‐232运用非均衡参考天的旌旗灯号。差分传输运用两根线发送和吸收旌旗灯号,对照RS‐232,它能更好的抗噪声和有更远的传输间隔。正在产业情况中更好的抗噪性和更远的传输间隔是一个很大的长处。      RS‐485(EIA‐485尺度)是RS‐422的革新,由于它增添了装备的个数,从10个增添到32个,同时界说了正在最大装备个数状况下的电气特性,以包管充足的旌旗灯号电压。RS‐485是RS‐422的超集,因而所有的RS‐422装备能够被RS‐485掌握。RS‐485能够用凌驾4000英尺(1200m)的线停止串行通行。      RS485是从RS422生长起来的,接纳一对差分线A和B,另有一个使能旌旗灯号能够使A和B处于高阻态。      RS485尺度知足RS422范例,以是RS485驱动器可正在RS422网络中运用。RS-485 的数据最高传输速度为10Mbps。然则因为RS-485 经常要取PC 机的RS-232心通讯,以是实际上一样平常最高115.2Kbps。又因为太下的速度会使RS-485 传输间隔减小,以是每每为9600bps 阁下或以下。iC-DL的封装如下图:IC-DL能够监控VB、VCC和芯片温度;当泛起毛病的时刻让所有的输出级都呈高阻状况,然后置低NER。除此之外,借能够监测VB1, VB2 和VB3的电压差,当绝对误差凌驾0.75 V时发生报错旌旗灯号。
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接纳iC-haus接口芯片把微控制器接入产业天下
接纳iC-haus接口芯片把微控制器接入产业天下产业运用接纳嵌入式微控制器时需求稀奇存眷现场卑劣的噪声情况。从供电电压低至+1.5V大概+3.3V到24V工业界,需求细致设想和决议计划专门的解决方案去到达平安和稳固的事情。上面的文章形貌差别的应战和设想思索和能够的解决方案知足最大能够的功用平安和可靠性。 文章形貌的内容以下:工业界 -----一个差别的天下有哪些设想应战电平转换器和驱动器输出旌旗灯号平安接纳分立元件照样 ASSP I/O 接口处置惩罚24V输入旌旗灯号噪声驱动激光二极管/LED哪些地方需求省电提要 1)工业界 —— 一个差别的天下   自从正在1970年月发现微控制器以来微控制器趋势于更多的公用衍生和更多的功用和较低的手艺门槛。集成更多功能,更大存储器和低功耗。  关于一个给出的运用,每个人皆正在寻觅“最好的事情状况”到达最低的本钱,最小的空间和最小的功率斲丧。为到达这些需求而接纳一个新的单片机而争执。最初的结果是微控制器的供电电压连续低落,正在某些状况下内核事情电压低至0.8V,I/O接口电压低至+1.5V。  但是,正在产业应用领域,大多数供电和逻辑电平照旧是+24V。运用+24V供电和逻辑电平顺应产业应用领域的噪声和卑劣的事情情况。因为这个缘由,优异的电子抗干扰性需求接口耐受下电流尖脉冲、磁滋扰、静电放电等等。大多状况下微控制器和工业界的电流大概电压是一个10倍的干系。但是,我们要处理的是安培级大概是伏特级的题目,而不是毫安级大概毫伏级的题目。那便为硬件设计者提出了一个应战,正在两个范畴断绝和转换旌旗灯号电平。那意味着从转换低至1.5V的单片机逻辑电平到+24V的电压摆率正在输出大概其他偏向的输入。 运用微控制器正在嵌入式运用,比方,加工掌握、机器人、自动化装备等等。意味着正在某种水平上细致天设想接口,那就是牢靠和考虑到平安事情。也有很多尺度适用于某些方面的功用平安,比方IEC 61580和EN 60204-1。 2)有哪些设想应战 便产业情况的素质,应战每一个设想的是上面的这些需求:下电压摆率跟着快速的dV/dt大概dI/dt转换引发的输入旌旗灯号和输出旌旗灯号的交织滋扰接地回路因为体系的散布参数而改动接地电平体系大概软件生效引发的鼓励端破坏(比方,功率输出级)因为这些缘由,正在设想微控制器和+24V工业界之间的接口时下里的这几点需求思索:微控制器需求多下的电平转换给输出?微控制器需求多下的电平顺应于其输入?针对硬件大概软件的毛病怎样珍爱输出级?数字的和/或模仿的衔接需求什么样的滤波?产业I/O和微控制器之间需求强迫的断绝?多大的功率上升和下落行动需求被思索?哪些生效需求被监控和怎样监控?哪些地方是下功率斲丧引发的热斑(比方,下电流大概下频次)?3)电平转换器和驱动器输出旌旗灯号平安  最后思索的是着眼于微控制器的I/O端口逻辑电平,然后是明白输出需求的电流和电压。比方,驱动下电流阻性负载,像加热器大概执行机构,需求一个逻辑电平转换和功率三极管大概FET功率前置-驱动器。图1所示的例子是转换+1.8V供电的微控制器逻辑电平,经由过程前置-驱动器,掌握一个下电流+24V FET。来自微控制器的逻辑电平,这个FET支撑的切换负载电流大于10安培。图1所示的另一个挑选是衔接一个下边开关,比方,iC-DP,正在36V供电时支撑负载电流高达200毫安。   由于正在上电时微控制器的I/O端口曾经衔接到输入,需求稀奇防备这里。为了制止正在这个时期浮动的输入电平转换,若是下拉电阻没有集成到器件内部,需求衔接附加的下拉电阻,比方iC-MFL。   另一个需求思索的中央是输出端短路的生效-平安珍爱监测,监控VCC电压、天和芯片温度。正在现实运用中,输出端生效将会引发破坏大概会危险到使用者,大概破坏高贵的装备,大概需求一个FMEA剖析去知足安全标准(比方,IEC 61508)。   那需求正在全部体系级、板级和芯片级做FMEA剖析。对于此电平转换和前置-驱动器iC-MFL,FMEA平安电路曾经集成到芯片级,并且包孕第二个天衔接和特别的天监控。   关于iC-MFL,若是第一个天衔接丧失(第一级生效),监控器消灭所有的输出到一个界说好的低电平,封闭所有的输出功率级。大概微控制器经由过程一个低电平加到EN输入封闭这个电平转换器,一样的操纵会实行,输入开路和输出短路。图1:电平转换和驱动功率输出  iC-MFL的输出级设想成最大输出电压为+18V。其他范例的驱动器,像iC-MFN,可用来处置惩罚差别的输出电平而且能够间接供电从+24V到高达+40V。正在很多嵌入式体系一些数目的输入和输出因为差别的机器配置能够差别和正在I/O端口需求一些差别的组合。 4)接纳分立元件照样ASSP I/O 接口 ?   I/O模块化能够运用差别的要领。一个解决方案是板级计划,挑选一个差别的I/O模块大概PCB,大概是正在嵌入式电路板的芯片级计划。也能够是一个FPGA和分立元件构成的输入或输出级,大概运用公用的ASSP。这些特其余设想适用于天真的和可编程的I/O设置。  正在嵌入式机器大概机器人运用,传感器和执行机构有时候仅数米远。若是它们接纳屏障双绞线电缆衔接而且正在中央接地,那么接地回路一般对输入/输出体系不会有题目。因而,正在许多状况下,电断绝(比方,经由过程光电耦合器电流断绝)是不需要的。那关于体系设计者而言能够削减I/O端口的本钱和增添灵活性。另一方面,数字I/O接纳+24V逻辑电平被用来衔接开关、数字传感器和正在输入侧经由过程少电缆停止低速串行通讯。+24输出也被用于驱动执行机构,比方,继电器、电磁线圈、机电和指示器,比方,灯胆大概LED。关于高速串行传输(比方,SSI/BiSS编码器)正在一个下噪声的情况,RS422也一般被运用高出凌驾100米的间隔。为了到达牢靠的事情,运用生效监控,正在输入端稀奇思索以下: I/O端口能够没有牢靠衔接检测开路、短路和衔接断开供应滤波器抑止噪声、交织滋扰、尖峰大概机器开关跳动检测已界说的旌旗灯号传输用来发生微控制器中止 正在设想输出端时思索一样主要,比方:耐受和检测短路,检测超温限定灯具发生的浪涌电流和抑止线圈封闭时发生的电压尖峰支撑脉冲输出用于闪灼或功率低落  切换负载运用下边开关输出是较多的首选要领,断开大概接地负载不克不及影响+24V体系供电。监控差别的电路生效,比方,+24V供电缺乏,一些丧失地线衔接和由驱动器超温引发的临界状态的运用。具有回读输出端口的选项,大概丈量I/O端口的模仿电平用于更具体的诊断对到达功用平安黑白常有效的。丈量I/O接口模仿电平的要领也用于+24V输入端口。  很多数字功用需求组合的I/O端口,能够正在FPGA里做这些端口,但是模仿功用、+24 I/O 和毛病监控需求运用分立元件实现。一个公用的、可编程的和组合的+24V I/O解决方案如图2所示。这个例子是基于ASSP,它经由过程一个并行总线大概串行SPI接口衔接到微控制器,险些种种微控制器皆能够如许运用。  正在此运用中电源和天是需求断绝的,iC-JX能够通用一个断绝的(比方运用光电耦合器)SPI接口衔接。因为运用了很少的断绝线缆,那是一个显着的本钱上风计划。这种情况下,iC-JX的逻辑供电能够从+24V经由过程一个电压稳压器供应+3.3V,和+5V给数字和模仿电路。  iC-JX也供应一切I/O端口的回读功用。别的,集成的16通道10位A/D转换器支撑端口视察,比方,视察+24V模仿输入用于诊断功用。  这些特性供应了功用平安、进步了在线保护才能和生效检测。当接纳一个遥控诊断功用时这会明显的削减保护本钱。  关于电压调整器,iC-WD大概iC-DC能够发生两个输出电压用于小的I/O子系统,它联合了一个开关形式的DC/DC转换器和一个线性稳压器。那会减小模仿电路的纹波和连结电源本身的低消耗。图2:松散的通用I/O和光学断绝  关于这个电路别的的安全性,若是一个毛病状况正在微控制器内部发生,一个内部看门狗电路也能够监控微控制器是不是有用和禁用所有的16个I/O端口。5)处置惩罚24V输入旌旗灯号噪声  正在输入旌旗灯号噪声方面,数字的大概模仿的滤波器需求制止被微控制器毛病的读入,关于数字信号,iC-JX输入具有内建迟滞数字滤波选项。模仿输入旌旗灯号能够经由过程分立元件的滤波器大概内建的对照强滤波功用,比方,连结、迟滞大概RC电路。图3所示的是iC-HC的连结功用影响输入噪声。 图3:集成滤波的输入噪声滤波功用此计划是典范的快速丈量输入电平和内建电平转换用于微控制器的输入。此供电电压和差分输入电压能够高达36V。省电方面,iC-HC对照器能够经由过程使能输入切换到“整功耗”形式。6)驱动激光二极管和LED  运用一个微控制器驱动激光二极管需求恒流源和尖峰开释开关去制止破坏高贵的激光二极管。取决于电流和切换频次,差别尺度的驱动器许可均匀电流掌握(ACC)和/或平均功率掌握(APC)。图4所示的是集成解决方案iC-HG驱动三只激光二极管(大概LED阵列)带可调治的恒流功用。图4:驱动RGB激光二极管/LED高达1安培的电流  上图是典范的RGB光源应用于差别的产业范畴,比方激光模块。当设想和测试快速激光驱动电路时,请看另外一篇文章,“设想和测试快速激光驱动器电路”。7)哪些地方需求省电  因为产业旌旗灯号是下电压摆率,功率斲丧便成为一个值得注重的题目。关于输出级,当转换频次降低时将会有超温征象泛起。一个典范的例子是24V线驱动用于串行通讯子系统。  一个可选的计划处置惩罚这个问题的要领是存储没有终端婚配的传输线反射的旌旗灯号能量正在电容里,而且运用这个能量为驱动器供电。这个要领能够节约高达50%的器件斲丧能量,正在转换频次小于250KHz时能够削减3个瓦特的器件热斲丧。因而,增添了稳定性和削减了散热需求。iC-HX是一个24V线驱动器支撑这个功用,仅需求增添一个电容。测试效果隐正在传输速度为200KHz时,iC-HX的外壳温度从100℃减小到70℃。  减小线驱动的功耗是一个省电的例子。因而,一切运转正在下频次和下电流的体系的各个局部皆应当细致评价它们潜伏的功率斲丧(比方,运用低RDSONFET)。  驱动继电器和电磁阀也是一个特别的状况,因为继电器(电磁阀)的吸合大概开释状况的特性决意的。考虑到这个特性,驱动继电器和电磁阀需求细致思索电路的级别。吸合工夫正在10-100毫秒时吸合电流需求大于两倍的事情电流,取决于继电器大概电磁阀的特性。凌驾吸合工夫后电流能够削减最少三分之一。那能够接纳分立元件的RC网络大概脉宽调制电路(PWM)。当牢靠吸合以后改动占空比大概改动频次。PWM经由过程内建FPGA电路序列大概运用一个微控制器PWM输出大概运用一个ASSP器件处理这个需求。图5:集成驱动继电器(电磁阀)省电解决方案  若是也需求继电器大概电磁阀的监控功用,能够接纳一个公用的ASSP。图5所示的iC-GE电路用于驱动继电器大概电磁阀,间接从36V供电,兼容典范的TTL输入电平。此器件仅需外接RHOLD和RACT电阻界说所需求的吸合和连结电流。这个集成解决方案实际上改动电流许可雷同的继电器能够运用正在差别供电电压的运用。为了到达这点,差别供电电压时,PWM输出的占空比和频次需求校准。  这个公用的ASSP解决方案也集成了箝位二极管和维修指导。它也监控线圈的电流、短压和超温。若是一个毛病发作,LED灯会闪灼,也能够用来作为一个中止给微控制器。如上所述,当驱动继电器和电磁阀时,减小器件的功率斲丧是能够的。经由过程特其余思索,一个板级的解决方案可正在项目设想阶段处理。7)提要  如本文所述,当衔接微控制器到工业界时有很多特别的设想思索。普遍的运用微控制器作为嵌入式解决方案用于汽车、机电和机器控制系统。当要衔接到工业界时设计者需求思索特别的需求。幸亏,iC-Haus公用的产业ASSP解决方案处理了这些肩负,和处理了设计者正在板级的很多题目。   创意电子(www.weltronics.com)
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设想和测试快速激光驱动器电路
设想和测试快速激光驱动器电路自从 Theodore H Maiman 正在50年前发现激光器以来,激光被普遍应用到种种手艺范畴,比方通讯,工业生产,和传感器和丈量装备。通讯行业存眷的是高达GHz局限的高速传输频次,工业生产重要存眷的目的一般是高速的超短范围内纳秒级脉冲光功率。正在传感器和丈量运用的应战是设想快速激光驱动器电路,那是一个异常苛求的义务。上面的文章形貌激光驱动器电路设计,PCB结构和光学丈量注意事项,和设想一个脉冲宽度短到2.5ns的幻想解决方案。目次集成激光驱动器解决方案快速激光驱动器电路设计注意事项结构要求丈量激光脉冲4.1)从示波器到光学仪器4.2)从计算机到光学USB仪器设想搜检提要1)集成激光驱动器解决方案 传统的激光二极管驱动器电路一般运用分立元件,用于低成本和低机能运用。集成激光驱动器的上风解决方案是: 1.       进步输出功率的稳定性(1%或优于1%)2.       削减板子空间(削减80%以上)3.       毛病监控4.       较好的静态机能5.       进步了可靠性/MTBF 用于快速开关,集成驱动器是必需的,由于减小PCB散布电感和分布电容是许可更快速旌旗灯号转变的重要要领。2)快速激光驱动器电路设计注意事项   用于丈量和传感器范畴的激光器光源一般是半导体二极管激光器,光学输出功率从几个微瓦到几百个毫瓦。集成电路可轻易天和安全地掌握半导体激光二极管,光谱掩盖全部可见光到红外光局限。最新研发的齐范例集成激光驱动器解决方案支撑开关频次高达155 MHz和激光驱动电流高达300 mA。图1所示的原理图是iC-NZN的运用电路。它的事情电压从3.3V 到5.5V,能够去驱动N,M和P型激光二极管带大概不带监控二极管。 图1.齐范例激光二极管驱动器电路  支撑两种事情形式,主动功率掌握(APC)和主动电流掌握(ACC)。光学输出功率各自差别。驱动电流由电阻PMD/RMD设置,如上里图1所示。若是接纳一个适宜的PCB结构,脉冲宽度能够到达小于3.5ns和脉冲上升沿和下落沿时长(tr/tf)为1.5ns(最大)。在这种情况下应当接纳LVDS输入旌旗灯号替换TTL电平去削减EMI。iC-NZN的特性是供应了一个低边输出(专门为N型激光二极管优化),iC-NZP的特性是供应了一个下边输出(专门为P型激光二极管优化)。为了珍爱激光二极管,特别是正在APC形式,经由过程管脚VDDA的最大驱动电流能够由电阻RSI去限定。  关于更高功率的激光脉冲,比方电流开关iC-HG,供应一个集成的解决方案。它的特性是可供应6个带尖峰开释的电流开关,每一个开关切换电流为500mA,并且这些开关能够并联起来到达3A DC 电流。脉冲宽度能够低至2.5ns,峰值电流可达9A。最大开关频次200MHz,上升和下落沿时长1ns(最大)。最大占空比取决功率耗散和iC-HG的散热状况。 图2:CW驱动电流可达3A,脉冲驱动可达9A的激光驱动电路   输入EN1和EN2运用LVDS形式带100欧姆线路终端电阻。激光器电源电压(最大12V)由两个低ESR钽电容缓冲和运用两个瓷片电容停止RF滤波。iC-HG监控LVDS输入旌旗灯号,若是幅度低于50%,会正在管脚NER发生一个毛病旌旗灯号,电源电压和芯片温度也被监控。当短压和过载时NER旌旗灯号也会发生。每一个通道的电流能够经由过程掌握CIx的电压去设置。它也能够被用来做模仿调制。最大调制频次典范值2MHz,CIx的输入电容是调制频次的限定身分。3)结构要求关于异常短的激光脉冲,激光驱动模块的结构是抉剔的。因为快速开关的瞬态历程,当设想PCB时传输线路低电感是要记着的要害。图3a所示的是一个iC-HG高速驱动模块的例子,图3b是结构的细节。推荐结构指导方针以下:连结从驱动器到激光二极管的线路和回路尽量的短(每一个mm皆要思索);安排储能/旁路电容正在驱动器IC电源和地线四周;挑选低ESR电容(运用两个电容并联去减小ESR);离开AGNDx和GND大面积铺地(仅正在大众地处衔接);确保DFN封装的散热PAD的散热图3a:高速激光驱动模块 图3b:高速激光驱动模块结构 4)丈量激光脉冲 4.1)从示波器到光学仪器为了激光二极管脉冲的光学丈量,需求一台高速示波器和一个附加的高速光电接收器。此光电接收器应当正在相干频谱局限具有下灵敏度和尽量宽的带宽,从DC到GHz局限,以便激光脉冲的幅度和快速脉冲的边缘一样能够被丈量。图4a所示的是一个典范的光学丈量装配,运用iC212高速光电接收器作为示波器的一个适配器。正在这个例子里,运用一个约莫12.5ns的40mW的激光脉冲发生器,脉冲幅度和上升沿时长能够运用示波器丈量。示波器需求一个适宜的下模仿带宽,事情频次也要到GHz局限。图4b所示的是光学脉冲响应。为了晓得正确的激光脉冲外形,唯一一个电气丈量激光电流是不敷的。因为激光二极管的特性,丈量效果会大差别。因而必需丈量激光二极管的光学输出。那一般是经由过程运用一个扩大通例实验室设备用于电子丈量。能够的要领有扩大通例示波器大概实验用PC去丈量光学的激光光束。图4a:激光二极管模块丈量装配                图4b:光电接收器iC212的激光脉冲运用iC212光电接收器                            丈量效果 iC212是专门为此类丈量而设想的光电接收器,它是第一个此类装配,联合一个带宽局限从直流到1.4 GHz的宽光谱灵敏度,波长从320至1000nm(见图5)。它能够丈量一连波和脉冲光功率,瞬态低至280ps。图5:光电接收器频谱灵敏度  iC212正在波长760nm处的增益因数是1.625V/mW。那许可光学功率丈量低至子毫瓦局限。激光脉冲的上升沿和下落沿时长能够间接从示波器读出。然后光学功率能够由丈量获得的幅度除以相干波长的灵敏度得出。图6:丈量功率图6所示的示波器丈量波长为635nm。灵敏度由图5得出,正在635nm处,S=1.34V/mW。光学功率有上面的式子盘算,个中,U是从示波器读出的幅度。Popt(iC212) = U / S = 0.803 V / 1.34 V/mW = 0.60 mW除激光二极管和激光模块的光学丈量,IC212也可用来丈量玻璃纤维传输线,光学传输工夫,照度大概激光体系的光学触发大概毛病检测测试。4.2)从计算机到USB光学仪器  另一个挑选是iC227数字示波器,经由过程USB衔接到实行计算机。它是一个异常快速和准确的双通道8GHz递次采样示波器,基于微控制器和高速ECL差分电路。微控制器经由断绝的全速USB接口通讯,全速速度12 Mbits/s。递次工作范围是由正在触发和采样电路之间插入增量时延完成。ADC转换跟着一个触发事宜最先以10皮秒增量采样。图7所示的是iC227设置成 4 GHz双通道示波器的功用道理。衔接到iC212的被测部件去组成一个完好的光学计算机仪器。iC227重要特性以下:8 GHz带宽触发输入带宽2 GHz时基局限25ps到100us垂直12位分辨率时基精度1.5%FS+/-10ps垂直精度跟着CH1/CH2输入 3%FS最小触发频次10KHz垂直刻度10到1000 mV最大输入采样电压2Vpp,触发输入4Vpp图7:USB示波器功用道理 由采样道理可知,IC227仅接纳反复旌旗灯号事情。然后,需求一个数字脉冲发生器去完成测试装配。图8所示的是iC149脉冲发生器。它发生脉冲宽度从1到64ns,步长增量0.25ns。流动频次1MHz和供应LVDS和TTL输出。管脚衔接兼容iC-HG和iC-NZN/NZP评价板。图8:脉冲发生器管脚衔接实用iC-HG/NZN/NZP评价板脉冲宽度可由两位二进制码扭转开关设置。举个例子阐明,一个完好的测试装配如图9所示。  它由一个光学测试台构成,包孕iC-NZN评价板和脉冲发生器iC149。接收器方iC212光电吸收被用来和iC227一同事情,iC227带宽设置为8GHz,iC212光电接收器曲接连接到通道1。”Input via Trigger“复选框必需连结已选。图9:光学丈量接纳计算机USB光学仪器iC212光电接收器输出曲接连接到”SAMPLER IN1“ ”Input via Trigger“复选框必需连结已选。5)设想搜检关于高速激光驱动器设想,推荐注意思索以下项目:PCB板结构睹以上第3项示波器带宽要充裕思索快速跃迁和过冲iC-HG正在LDKx的过冲输出不应当凌驾最大值12ViC-NZN正在LDK的过冲输出不应当凌驾15V,正常值为12V6)提要新一代基于iC-HG的激光驱动器电路可以或许发生下功率激光脉冲,脉宽低于3.5ns。为了正在相干运用中能准确到达这个目的,需求优化PCB设想去减小散布电感。需求专用工具去丈量光学输出的上升沿和下落沿时长。光电接收器iC212,脉冲发生器iC149和数字USB示波器iC227是这些丈量装备新的挑选。    
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接纳单芯片编码器进步活动掌握运用的机能
接纳单芯片编码器进步活动掌握运用的机能     典范的尺度封装编码器是很多活动掌握运用的反应装备,然则提供给最终用户的很多设置是有限定的。一个替换和面背运用的要领是应用更高集成度的和智能化的传感器手艺基于一个单芯片的编码器设想。这些供应了一个高度天真的和可设置的挑选,关于那些需求可以或许微调编码器输出而进步整体系统性能。 上面的白皮书形貌了接纳单芯片编码器计划进步活动控制系统的机能。目次:1) 进步活动掌握运用的机能       P.32) 单芯片编码器设想要领       P.43) 单芯片编码器的范例和选项     P.64) 单芯片编码器进步机能的特性      P.85) 择要               P.131)   进步活动掌握运用的机能 正在活动掌握运用中,可进步活动反应回路的机能去加强系统性能。扭转和线性编码器供应这个反应去及时讲演速度和位置。 比方,能够由上面的体式格局进步体系的活动掌握机能:* 进步定位精度* 较下的运转速度* 进步体系效力* 进步可靠性和可重复性比方,能够由上面的要领实现如许的性能指标:*体系和部件装配校准*及时设置调解*削减机器公役*增加机器定位调解*预防性维修调解  固然实行许多上面这些要领去进步体系的机能是可取的,但关于新的设想大概现有的设想不老是有可能的。并且,实现这些改动会影响体系设想的复杂性,可制造性,外形尺寸,本钱和上市工夫。但是,进步活动掌握的反应有助于进步系活动体系的机能,让我们胪陈一个编码器设想,能够削减这些身分大概完整消弭它们2)单芯片编码器设想要领  思索图1的尺度机电设置。那是一个尺度封装编码器被装到一个无刷直流电机去供应活动掌握运用的位置反应。一旦此机电设置被衔接到驱动运用体系,会有机器和电子的调治范围。大部分状况下,这是可完整接管的,然则对那些需求较下机能的体系,必需要求更多的编码器设置掌握去知足设想目的。图1:BLDC直流无刷机电衔接自力封装编码器 注重:Comm 是换向旌旗灯号,ABZ是增量输出旌旗灯号,ABS是绝对位置输出  如今去引见另一种单芯片编码器解决方案如图2所示。运用这个设想要领,一颗编码器芯片,运用一个现成的外壳解决方案。因为这个下集成度单芯片编码器芯片,只需求这个芯片自己再加上几个分立元件便到达所有的要求。另外,参考电路板设想和结构一般可从编码器IC制造商处获得。 如图2所示,自力封装编码器计划被单芯片编码器设想庖代,这个例子是一个iC-MH磁编码器IC。接纳此范例设想可经由过程一个数字接口去调解编码器的设置。 图2:直流无刷机电衔接基于单芯片设想的编码器 注重::Comm 是换向旌旗灯号,ABZ是增量输出旌旗灯号,ABS是绝对位置输出Sin/Cos是模仿正弦和余弦输出,Config是编码器设置   如图中所示,编码器芯片感知电机轴扭转的要领是经由过程一个径向磁化的圆柱状磁铁。此磁铁安装到领悟的电机轴,许可间接检测机电的位置和速度。接纳单芯片编码器设想有可能供应增量输出,正弦/余弦模仿输出[4],和为设置和绝对位置数据读出的数字串行接口。 3)单芯片编码器的范例和选项   磁编码器和光学编码器如图3所示。准确挑选其中之一会严峻影响体系的机能。比方,选用磁编码器能够更好的顺应卑劣情况,和装配较简朴,一般它的分辨率和精度低于可比的光学编码器。思索图4的单芯片编码器选型指南。经由过程对照每一个编码器IC的多个特性,那将有助于为运用找到最好的解决方案。图3:单芯片磁编码器IC取磁铁和单芯片光学编码器IC取LED和码盘图4:单芯片编码器IC选型指南输出花样如图5所示,单芯片编码器如IC-LNG供应差别输出花样并有许多是能够同时运用。图5:iC-LNG光学绝对编码器IC展现很多可用的编码器输出花样   关于某些编码器器件,比方iC-MH8,有一个源码开放的串行接口BiSS,它许可高速串行接口读取设置和绝对位置。有关更多的BiSS信息正在BiSS的网站上能够找到。[1]4)单芯片编码器进步机能的特性   如图7所示,个中一些特性包孕模仿旌旗灯号疗养,数字正弦/余弦细分,毛病看管,自动增益控制,多种编码器输出花样,BLDC机电换向旌旗灯号输出,数字设置,线驱动才能和正在体系编程性。   图7:iC-MH8磁编码器IC方框图     这些设置能够经由过程串行接口编程,许多编码器IC供应一个计算机图形用户界面东西许可简朴和及时的交互编程此器件。一个计算机适配器用来做电路板上的编码器IC的接口,然后这个适配器经由过程USB衔接到计算机。这个计算机图形用户界面如图8所示。 图8:iC-MH磁编码器计算机设置图形用户界面  挑选BLDC机电换向极性设置许可此编码器装备适用于种种BLDC机电。所有的这些可调治设置存储到编码器芯片内部RAM,也可编程到片上非易失性PROM,许可这些设置正在上电时读取运用。  除可设置特性以外,让我们思索以下这些会有助于进步活动掌握运用的系统性能特性。 分辨率 回忆图1和图2所示的设想,若是这个编码器输出是100 CPR(每扭转正交轮回次数)大概400正交沿,将其改动到一个较下的值如1000 CPR 大概4000正交沿,分辨率增添10倍。活动控制系统的角度分辨率从0.9度每扭转进步到0.09度每扭转。有一点需求注重的是活动控制器处置惩罚带宽和相应工夫[3]。当10倍以上的脉冲加到控制器大概嵌入式微处理器,硬件和软件设计必需包管正在中止和数据处理能相应这个增进。 正在许多状况下,调治分辨率需求置换编码器器件自己,但是,没有几个可选的磁和光学编码器能够用数字体式格局调治分辨率而无需改动编码器IC大概源磁铁/码盘。比方,iC-LNB光学编码器IC内建一个FlexCount模块,这个模块许可改动分辨率到任何要求的CPR,从1至65,536 CPR无需改动本身的码盘。 外形尺寸   单芯片编码器供应了一个异常小的外形尺寸。小的封装尺寸许可编码器的电路板异常松散,能够正在狭窄的空间运用。那便能够许可一个编码器解决方案运用到之前一个不克不及运用到的中央。 编码器传感器输入   编码器输入的优劣决意它的输出,一个进步机能的简朴要领是改进编码器的输入去实现。关于磁编码器IC,这个能够是挑选更高质量的某种情势的磁铁,减小磁铁到编码器芯片之间的气隙和优化机器齐心度设想。关于光学编码器IC,那能够是挑选更高质量的某种情势的LED,一样的也要减小气隙和优化机械设计。经由过程如许做去进步编码器反应去进步控制系统机能。 精度校准   固然机器调解是一个可选要领以外,应用单芯片编码器经由过程一个串行接口设置它的内部参数供应了一个更加准确的编码器校准计划。  如图9所示,SinCosYzer是一个数据采集体系。经由过程输入编码器的正弦和余弦旌旗灯号,很多差别的丈量值被显现用来资助校准。李育莎曲线,偏差曲线和以位和度示意的精度。因为这些设置是及时显现的,可无休止的调解,只需求经由过程编码器芯片计算机图形用户界面去完成,如图8所示,经由过程内部旌旗灯号幅度疗养,偏置疗养以致相位疗养编码器的正弦和余弦旌旗灯号的要领改动编码器的内部设置。 图9:SinCosYzer 编码器校准东西 编码器旌旗灯号位置调解   调解编码器的零位旌旗灯号供应另一种进步系统性能的要领。如图10所示,iC-MH磁编码器的索引或Z位置能够数字化的正在1.4度的步长内调解。U脉冲的机电换向整位置大概上升沿也能够正在1.4度的步长内调解。那供应了一个正在运用中天真界说本位置的要领。不像霍尔传感器感知BLDC机电磁极的位置是正在一个流动的中央,单芯片编码器能够发生这些机电换向旌旗灯号然后许可微调它们去加强驱动机电本身的机能。图10:iC-MH ABZ和BLDC UVW机电换向旌旗灯号 5)择要 和尺度启型编码器比拟,单芯片编码器IC供应了一个高度天真和高度可设置的编码器计划。另外,基于单芯片编码器设想,具有了经由过程一个数字接口调治编码器设置的才能。经由过程进一步加强活动掌握反应去进步全部体系的机能。 
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绝对值编码器设想:是选磁编码器照样光学编码器?
绝对值编码器设想:是选磁编码器照样光学编码器?  磁位置编码器的角度分辨率和精确度取径向的磁铁扫描霍尔传感器的中央有关,受限于可行的插补细分深度和有用的磁场质量。经由过程每扭转扫描多个正弦周期,光学位置编码器具有更高的分辨率。若是运用磁码盘,这种方法也适用于磁编码器体系,然则哪个体系更好?  本文形貌磁和光学单芯片编码器的要害参数,衡量两种解决方案和对照两种编码器的机能去到达挑选设计方案的目标。                   目次引见两种传感器,两种系统线性运用对照两种扭转编码器运用体系4.1)装配公役和赔偿特性4.2)能够的偏差泉源5. 结论:哪个更好?                                           1)引见   现在的绝对位置传感器的制造需求取丈量精度和尺寸巨细均和本钱有关,并且每每及其多样化。好的挑选是找到唯一的一个适当的体系解决方案去顺应手头的义务。所要处理的问题是耗时的,因为不仅是传感器的机器构造,并且每一个没有表现正在元件规格书里的的参数也要思索出去。别的,开辟集成传感器芯片必需基于一个给定的丈量装配,大概供应适宜能够的婚配。  光学扫描器一般运用零丁封装,轻易对光电二极管阵列停止多少修正。但是,关于磁的霍尔编码器不具有可比的有用选项,为此不能不供应一个适宜的传感器阵列正在芯片内部,大概接纳其他要领,由芯片结构决意磁铁的目标。小的外形尺寸和最好机能一般是这两种解决方案皆具有挑战性的设想目的。本文对照一个16管脚DFN封装的18位磁单芯片霍尔编码器iC-MU和一个optoQFN封装的18位光学编码器iC-LNB。2)两种传感器两种系统  多通道光电子扫描器iC-LNB捕捉绝对位置数据用于线性位移丈量体系大概扭转编码器(图1)。同步扫描一个10位二进制码,附加一个模仿的旌旗灯号轨道用来评价及时的插补细分,运用一个小的编码量去到达下的角度分辨率。希冀获得的绝对值位置和增量位置分辨率运用内部的“FlexCount”算法得出,供应1至65536范围内恣意脉冲数目的分辨率供挑选.图1.光扫描器iC-LNB  编码窗口宽度仅5.2mm,支撑运用较小的码盘大概较大直径的空心轴。伴随着节能的iC-SN85 LED去经受一个松散的光源和iC-LNB的监视器,和掌握照度的级别。要害的逻辑处置惩罚也由iC-LNB内部实行,而更庞大的义务也可由一个内部的微控制器实行。  偏置和幅度赔偿功用已被集成到芯片内部,用于批改模仿轨道旌旗灯号,这些旌旗灯号也由差分的1024个周期的正弦和余弦旌旗灯号经由过程四个输出端口输出。由旌旗灯号改正电路去低落插补细分的偏差并得到更高的位置数据精度。 位置数据输出能够是并行的(高达16位)大概是串行的(运用一个快速移位寄存器)。时钟速度高达16MHz,许可轮回读出工夫小于1us。3.3V兼容的SPI端口支撑器件设置和用来扫描位置数据和诊断新闻(比方,当奇偶校验位翻开,存储看管标记一个毛病)。最大许可速度依赖于分辨率;当17位分辨率时可获得6000rpm(表1)。                    表1:元件电气参数  霍尔编码器iC-MU是一个全集成的单芯片器件,是幻想的磁码盘、磁鼓和磁带扫描器,适用于运控掌握运用。典范运用包孕绝对位置编码器、增量编码器和用于无刷机电的换向编码器(图2)。位置数据被及时捕捉并由串行接口(BiSS,SSI和SPI)和一个增量接口两同时输出。恣意数目的分辨率脉冲数能够运用内部“FlexCount”算法再次挑选。   接纳适宜的磁丈量机构,设有两个增量轨道,极广大约1.28mm,每一个磁极对是差分的,由另一个磁极对交织穿过丈量距离。两个同步的正弦-数字转换器用来数字化霍尔传感器旌旗灯号;这些矢量跟踪转换器跟踪磁场转变率达8 MSPS,无延时。   由两个轨道旌旗灯号之间的相位差,集成的掩膜-已编程旌旗灯号处理器盘算绝对位置基于游标道理。运用这个道理,活动掌握不必要得到绝对位置。正在扭转运用中,可获得一个19位的分辨率(相当于2.5弧度秒),当运用磁码盘 MU2S 30-32时,和支撑的速度高达12000 rpm。   经由过程布置磁极对正在一个高分子磁铁上面的一个扁平码盘,可竖立一个松散的体系,它能够幻想的间接安装到机电的法兰上。扫描事情间隔于芯片平面约莫0.4mm。   设想于一个16足的DFN封装,iC-MU集成悉数的所需编码器功用正在最小能够的空间,仅5*5mm。偏幸大概偏偏轴安排支撑空心轴用于高分辨率的磁绝对值编码器。合适的磁码盘直径为30mm,支撑空心轴直径高达10mm。                                  图2:磁传感器芯片和磁码盘   经由过程设置细分因数从1到65536,数字角度位置能够从ABZ接口以任何分辨率输出。因为内部的“FlexCount”算法,全部局限的分辨率参数仅运用一只传感器便能够知足。那许可一个设想合适种种编码器分辨率而无需改动丈量装配。完整安装好编码器的位置今后也能够编程,以起码的工夫托付上市。并且,整位置旌旗灯号也能够正在装配好今后再编程。   iC-MU能够发生3个换向旌旗灯号(U、V和W)去运转无刷直流电机,合适机电极对从1到16。因为准确的电子调治UVW旌旗灯号能够根据转子的位置改动而供应了一个要害的上风,使得不再需求一般运用的霍尔开关体系。   因为能够支撑空心轴运用,能够运用一个兼容的装配交换扭转变压器。作为全部体系的一部分,那将致使一个更自制的扭转变压器交换解决方案发生,跟着它的高分辨率,支撑更准确的机电掌握。   SPI接口能够曲接连接到一个微控制器,BiSS用于双向通信和CRC校验的超长间隔通讯,和SSI是一个尺度的编码器接口。所有的接口许可时钟频次高达10MHz。   关于数据输入,iC-MU正在BiSS和谈下支撑多从机运用链式衔接,运用同步时钟衔接多个编码器去捕捉数据。若是一个相干编码器已衔接并设置和最先事情,绝对精度有可能正在最高速度时纪录、评价和由一个微控制器校订,这个微控制器可许可正在体系中经受一个交互的输出接口。3)线性运用  iC-MU支撑40,80,大概160mm间隔的绝对线性丈量,位置分辨率约莫160nm。两个器件可被级联用于更大的间隔,使得最大能够的丈量绝对间隔延伸,由2到64的一个因数肯定(图3)。那使得绝对间隔丈量体系能够到达数米,丈量速度高达16m/s。                      图3:元件级联用于线性丈量体系和大空心轴运用   比方,决意图3的多圈设想绝对位置丈量来自于中央轨道的1024个轮回和上面轨道的1023个轮回。相位差由高出全部2.6米的丈量长度决意。上面的那颗iC-MU(1)正在中央轨道的1024个轮回和上面轨道的992个轮回之间盘算相位差。此装配因而反复发生32次位置数据,高出全部丈量长度。 多圈数据来自于iC-MU(2),用来辨别那32个段。   另外,级联两个iC-MU霍尔编码器,其他多圈传感器(齿轮箱)也能够用来供应它的多圈数据给iC-MU。一旦供应电源,多圈数据主动读取,而且正在计量形式时期周期性搜检。4)对照两种扭转编码器运用体系   两种编码器的传感器构造曾经肯定,支撑小尺寸和本钱敏感的产物而没有捐躯任何丈量精度(图4)。只管这两种器件接纳差别的电路设计要领,它们同享相似的机能特性(表1);支撑恣意可编程脉冲数的及时下绝对值和增量旌旗灯号分辨率。 图4:装配道理和尺寸对照  当挑选根基的体系结构时其他决意身分也必需思索出来,比方应用领域和丈量精度要求。表2对照了重要的传感器规格参数。 表2:光和磁传感器的特性对照  跟着完善的电子处置惩罚丈量体系,磁码盘的磁极间距偏差是绝对测量误差的展现泉源。比方,一个典范的磁精度是15um,而光学码盘的线精度是300nm,差异是不言而喻的。借助于扫描半径(表3),这个值能够被转换成角度偏差;正在理论上,磁编码器体系约莫为0.07°(252弧度秒)和光编码器体系约莫为0.0018°(6.4弧度秒)。光学系统别的的重要偏差泉源总计为0.011°(40弧度秒)。   用户挑选一个特定的体系主要依据这个体系的长处和瑕玷。比方,磁编码器体系具有多种上风的情况免疫力,诸如,尘土、油污和水汽。它也许可一个宽的事情间隔,许可轴向间隙和安装公役较大而轻易装配。因为磁编码器体系无需LED和光学器件,一个扁平的编码器设想成为能够,   关于芯片设计者,当开辟电路时传感器的旌旗灯号饰演着一个重要的脚色。光学传感器读取轴角由光学码盘发生的光散布和强度决意。好的旌旗灯号对比度必需制止成像毛病。为了克服这个,特别的编码器LED供应匀称性的平行光,iC-SN85是一个适宜的LED。它支撑约莫200nA的光电流发生,正在传输阻抗为1MΩ时发生的旌旗灯号电压为200mV。   关于磁传感器,磁场重量垂直于芯片是无益的。霍尔效应间接供应一个典范的mV级电压,依赖于磁场强度重量Z。因为单个霍尔元件仅能感知到磁铁的间隔,而接纳多个霍尔元件正在差别位置纪录磁场的Z重量以便角度信息可由各个部分的磁场突变得出评价。霍尔元件必需真实地“感知”这个蜿蜒的近场磁力线。因为霍尔电压的极性追随磁场的偏向,磁铁的北极可区分于南极,使得运用一个极对去肯定绝对角度成为能够。   霍尔元件最多仅能从磁码盘的磁场发生10mV的电压。为了到达光学编码器体系的分辨率,旌旗灯号的带宽必需被限定。为了到达旌旗灯号疗养的目标,霍尔元件运用一个流动的扫描频次和滤波去评价。这个霍尔传感器饰演了一个模仿低通脚色,截止频率约莫20kHz。但是,实际上,较少的旌旗灯号传输延时是不相关的。 4.1)装配公役和赔偿特性  两个体系皆运用快速及时插补细分电路由向量追踪转换器运用arc tangent停止转换。关于偏置、幅度婚配、相位精度和谐波,此转换器依赖于模仿的正弦/余弦传感器旌旗灯号。但是,取幻想的装配位置的偏向引发的旌旗灯号偏差会减小插补细分的精度。为了确保丈量精度,两个体系皆许可静态校准由装配引发的旌旗灯号偏差和经由过程集成的D/A转换器校订调治几个模仿旌旗灯号途径。   电子旌旗灯号校准会增大机器运动限定度(表3)。iC-MU也许可正弦/余弦相移校准,这也能赔偿径向瞄准偏差。一旦设置和校准,所挑选的事情点由主动功用去保持。关于光学编码器,集成的LED功率掌握赔偿由温度上升引发的LED效力丧失。霍尔编码器有一个增益掌握用来赔偿当磁码盘取芯片间隔的转变时引发的场强改动。 表3:机器数据和装配公役 4.2)能够的偏差泉源  原则上,偏差应当被全盘思索出来。正在这里,已对基本情况停止了考查,拿霍尔编码器作为一个例子。若是丈量用磁铁的相干多少尺寸已被思索出来,这些考查效果也一样实用于光学编码器体系。   若是霍尔编码器正在扫描半径对齐不幻想,将会引发正弦旌旗灯号失真。若是有一个半径位移(ΔR),霍尔元件不克不及探测到磁体大概探测到分段的磁极不在准确的位置(图5B)。正弦和余弦旌旗灯号就会有一个流动的位移偏差正在随后的扫描中泛起。但是,那也能够经由过程运用集成的旌旗灯号校订电路获得赔偿。表达式1:因为径向瞄准引发的测量误差   表达式1给出了传感器旌旗灯号电子相位偏差,D为扫描直径,ΔR为扫描位移。比方,参考电子正弦周期旌旗灯号,一个霍尔编码器径向0.1mm位移会发生0.35°的相移正在扫描直径为26mmm时。若是盘算每扭转的机器角度偏差,效果必需除以极对数。一个尺度磁码盘有32个极对,相当于机器角度偏差为0.01°。  另一方面,器件正在切线偏向的位移(ΔX)对两个轨道旌旗灯号电子角度相移的影响或大或小是雷同的(图5A)。这个间距改动和相位差别仅细微天影响盘算绝对位置值,实际上险些不会改动。但是,偏幸装配偏差(ΔE)会引发装备发抖(图5C)。直径越小,丈量目的的改动越大。一个长波偏差泛起会减小绝对丈量精度。                                             表达式2:由偏幸率引发的测量误差 偏幸率偏差来自于丈量器件的位移ΔE,这个偏差来自于旋转轴和丈量磁铁的极宽p。因而,一个偏幸率10um的偏差致使相位偏差为1.4°(参考正弦周期),大概角度偏差0.05°(参考机器扭转),有关尺寸巨细,见表3,扫描直径26mm,极宽1.28mm,32极对。关于起决定性感化的相位差游标盘算,偏幸率偏差饰演着一个较小的影响,因为两个旌旗灯号轨道的偏幸率是雷同的。正在一个完好的机器扭转360°,角度精确度优于+/-0.1°。这个精度受磁化体系的限定。若是个体的磁极转变,细微的位移影响正在约莫45°和90°,如图6所示。衔接参考编码器的机器轴也发生一个轴心偏差,它能够经由过程正在同一个偏向扭转的一个长波偏离观察到。图6:iC-MU磁体系角度精度图6展现了iC-MU磁体系的角度丈量精度,运用磁码盘 MU2S 30-32,周期角度为11.25°。正在这里,数学和图形功用正在BiSS读出软件里能轻易的对照丈量数据。 5)结论:哪个更好?  磁传感器手艺有许多长处可道:优异的可靠性、对打击和振动的下抵抗性、不易碎、对尘土和水蒸气不敏感。单芯片霍尔编码器iC-MU许可运用空心轴和可实现唯一光编码器才气做到的位置分辨率。但是,关于下丈量精度的运用,光学传感器,诸如iC-LNB等有上风,然则需求更高贵的装配本钱。然则,考虑到它们具有小的optoQFN和optoBGA封装,单芯片编码器是一个可行的挑选。基于这些要害点,决意挑选哪一个计划应当由运用自己的需求去决意。   
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接纳智能驱动器为长距离传输线路节能
接纳智能驱动器为长距离传输线路节能  当正在长距离的线路传输旌旗灯号时功率斲丧会倍增,接纳智能驱动器能够使得电线大概电缆削减功率斲丧。关于控制工程中旌旗灯号下电平运用24V这类特别状况,那是接纳线驱动器的一个潜伏节能上风。功率斲丧下落使得线驱动器的外壳温度明显天减小。线驱动器是被设想用来转换逻辑电温和经过连接线传输他们作为电子输出旌旗灯号。一般正在产业控制工程运用的旌旗灯号摆率约莫24V。电缆一般衔接到接收器,接收器接纳下阻抗去连结静态功率低消耗。关于电缆的特性阻抗,也许100 ohm,掌握单位的输入阻抗也许几千个ohm。这里所研讨的是电气上的电缆,即没有衔接的开路终端电线。  正在发射端,线驱动的输出阻抗一般调治到婚配电缆的阻抗。图1展现了一个这类驱动器的例子。这类推挽输出驱动器的输出特性能够简朴的由两个幻想的开关和一个串连的电阻Rs去等效。那两个开关HS(下边)和LS(低边)根据供应的输入电压(没有正在这里画出)掌握,由掌握旌旗灯号ENHi和ENLo去发生。图1:线驱动器输出级电路原理图   最后,一个不带电的电线由切换到高边开关HS去充电,供电电压VB沿着电线经由过程串连电阻Rs和电线的特性阻抗ZL去分派。因为Rs约莫即是特性阻抗,正在电线的最先端A点上电时的电势约莫为供电电压的一半(图2)。再往前(2),全部电缆由线路的颠簸希望被充电到VB/2。  一旦线路波抵达接收器B(3),它正在开路终端被反射。此反射波被叠加到输入波,致使正在B点由叠加波局部设置一个即是VB的电势。接收器因而检测到一个相当于齐电源电压VB的电压摆率。 全部电缆终究的电势由反射波充电到VB(4),意味着一旦反射波抵达驱动器输出端A,电势VB/2也上升到VB(5)。 驱动器输出端更进一步的反射由阻抗适配器和Rs有用的抑止,因而,线路电势会趋于一个稳固值。当低边开关LS切换时,电缆以一样的体式格局又最先放电。图2:旌旗灯号正在一个开路电线上传播 图3所示是根据开关状况从电缆的肇端端A到起点B的电压模子。另外,由驱动器自己的供电电压和接收器输入阻抗引发的静态功率斲丧是微乎其微的,相称大的线驱动器功率斲丧(P)工夫正在电缆的充电和放电。更长的电缆和更长的再充电工夫和更高的再充电频次斲丧的功率就越大。功率斲丧跟着频次线性增添。实际上,最大运用频次由驱动器的最大功率斲丧限值。图3:iC-DL正在下边和低边开关有用旌旗灯号ENHi和ENLo鼓励下电缆肇端端A到终端B电压模子和驱动器功率斲丧削减静态功率斲丧  一种能够的由iC-HX减小静态功率斲丧的要领如图4。此驱动器管脚兼容iC-DL,具有一个内部衔接一个负载电容Cx。事情时这个电容被充电到供电电压的一半(VB/2)。 图4:线驱动器带开关X和电容Cx的电路道理   iC-HX的事情稀奇之处是什么?旌旗灯号传输时经由过程对电缆的充电、放电和iC-DL是一样的,电源和切换实体差别,接下因由图5阐明。iC-HX正在充电(1)时期下边开关HS起首由电容Cx的开关衔接到电缆庖代,那将会充到电源电压的一半。因为在这种情况下电流是由无功功率供应的,那几乎没有斲丧任何电源功率,除经由过程开关X的电阻性消耗。为了反射波能被驱动器内部吸取,正在反射波抵达驱动器输出端A(5)之前,电容Cx必需立刻和电缆断开而且下边开关HS有用闭合以便输出阻抗Rs变成有用。仅仅正在这个长久的切换到高边开关事情和反射波抵达的霎时功率斲丧和iC-DL是一样的。图5:iC-HX下边,低边和X开关正在线路出发点A到起点B的有用电压旌旗灯号模子,驱动器功率斲丧仅泛起正在从X到HS和X到LS长久的切换工夫   相似的情况,当电缆第一次放电时电容Cx又经由过程开关X衔接回电缆。那会引发电缆里的能量传输返回到Cx;仅正在切换到低边开关时期驱动器斲丧少量能量。  潜伏的节能在于驱动器上电和断电的运转工夫的使用率有关。  因而,有用运用上述道理,再充电点安排尽量准确到仅仅正在反射波返回前一点是需要的。刚开始iC-HX不晓得电缆的运转工夫;它必需起首检测反射波朝向。正在这个长久的“进修时期”,iC-HX根据老例事情几个轮回,和一个一般线驱动器一样,不运用Cx切换到电容。一旦电缆运转工夫相符划定,此器件主动切换到X开关形式。 潜伏节能例子  一个潜伏节能的例子由图6给出。此图所形貌的是运用四个通道,100m少电缆时驱动器的功率斲丧。那是一个典范的增量编码器运用,差分旌旗灯号A和B运用差分旌旗灯号传输到掌握单位。图6:iC-DL和iC-HX运用两对100m电缆事情时功率斲丧对照   如上文所述,因为电缆再充电是间歇的,跟着所传输脉冲的频次增添功率斲丧也会上升。关于一个给定的频次,iC-HX节约功率斲丧也许正在30%到40%的局限。相反的,那意味着正在运用中由iC-HX交换iC-DL后驱动器温度上升较低。比方,用这种方法,增量编码器由间隔决意功率斲丧的较下工作温度能够相称天低落到从80℃上升到100℃,正在运用雷同的机器装配和雷同的热阻状况下,热耗散较低。 
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天真的传感器旌旗灯号疗养和平安传输
天真的传感器旌旗灯号疗养和平安传输单芯片传感器旌旗灯号疗养器集成附加功用供应天真的旌旗灯号疗养专业的传感器纪录林林总总物理参数提供给人大概机械用来更好的决议计划和优化处置惩罚。为了到达希冀的效果,传感器的旌旗灯号质量和功用平安是一样主要的。另外,转换这些被丈量的参数需要时应当尽量的准确和包罗易于集成的电子输出级。设计者面临的一个应战是便宜的放大这些小旌旗灯号,这些旌旗灯号一般具有非线性和参数受温度影响。运用上面的这些要领去疗养它们,使得正在卑劣的产业情况下经由过程少电缆可以或许包管平安传输。 设计者也需求决意若是要传输旌旗灯号,传输的旌旗灯号是数字的照样模仿的。本文概述了针对这个问题的能够要领,形貌了一个通用的构造、集成的、可编程的旌旗灯号疗养器用于线性和扭转编码器、AMR传感器和光学传感器的旌旗灯号预处理,去知足产业运用的要求。旌旗灯号的质量和毛病珍爱是决定性的为到达最好的顺应和评价种种传感器元件,比方,用来丈量温度、压力/压强、加速度、位置或光强度,需求一个仪表放大器去供应一个需要的放大。仪表放大器是一个差分器件,两个输入一样放大;它要求必需包罗天真的、可调治的和具有一个下阻抗输入去处置惩罚这些异常微小的传感器旌旗灯号。它也必需具有赔偿才能去赔偿因为消费引发的制造偏向。正在旌旗灯号疗养级,应当考虑到由温度或温度漂移和泄漏、抑止引发的非线性影响,还要制止噪声或正在传感器感到的滋扰。传感器桥阵列(典范的是惠斯通电桥)特别合适抑止共模滋扰和纵然细微的电压改动也可以或许供应一个充足的旌旗灯号质量。当需求正在旌旗灯号通道定位能够的旌旗灯号毛病源时,思索上面的这些可能性: 1、搜检线路断路大概短路 2、正在传感器上大概正在旌旗灯号传输时期感到的滋扰 3、电源供电中止大概接地不良 4、超越最大工作温度局限一个个冗余的旌旗灯号途径形式已被证实正在高要供的毛病珍爱状况下是明智的,但传感器旌旗灯号电缆的本钱将会更加。一个好的折衷是以传感器旌旗灯号的差别作为前提去简朴的检测信号线毛病,和联合这个运用一个集成的温度探测器和一个电压探测器和传感器监控功用去供应种种诊断功用,包孕辨认传感器焊接和线缆生效和温度监控。关于传输传感器旌旗灯号,一个供替换的挑选是正在旌旗灯号疗养以后立刻数字化这些值,然后运用平安的数字和谈传输它们。为了到达较下的丈量分辨率,每一个传感器需求一个ADC,而那将涉及到更高的运用庞大的现场总线和谈的本钱。 简朴的电压旌旗灯号(比方,0-10V)大概电流旌旗灯号(比方,4-20mA)接口是相称通用的但不供应尺度监控。体系设计者因而挑选差分传输模仿丈量值,差分传输使得传感器旌旗灯号正在驱动器方面逻辑是有用的和纵然运用少的衔接电缆共模滋扰也会获得抑止。接纳这些发起,iC-Haus构想了iC-TW3,一个差分的,三通道可编程旌旗灯号疗养器,装备100-120Ω闭环差分线驱动器。 一个通用的旌旗灯号疗养器图1所示的是iC-TW3通用旌旗灯号疗养器的差分旌旗灯号通路。此器件由一个可编程输入放大器、一个偏置赔偿级、一个动态滤波器和一个差分输出放大器构成。输入偏置、增益和低通滤波器频次可正在此旌旗灯号通路中设置。正在一切三级放大掩盖的-6到57dB局限可由距离0.08dB停止设置。一个统共±1240mV的偏置电压可由多个40mV设置给前端放大器。一个统共±2.54mV的偏置赔偿值能够2mV为单元由下流的动态滤波器放大器设置。输出放大器也包罗差分线驱动器和鞭策已调解的旌旗灯号,以便运用一个低阻线终端(比方,120Ω)也能够用来间接传输1Vpp的旌旗灯号。图1:传感器旌旗灯号疗养通路此放大器输入也能够事情正在单端形式。若是有如许的需求,则放大器背的输入端要衔接到VDD/2。作为一个附加的挑选,衔接到传感器器件的线缆断开能够由切换到内部的2MΩ上推电阻去监控。发作此毛病事宜,旌旗灯号疗养器iC-TW3由NERR输出一个低电平标记发生了一个传感器断开事宜。 主动温度赔偿  温度毛病一般正在传感器局部没有赔偿,但会正在中央计算机、微控制器、PLC大概驱动器赔偿。温度间接由传感器丈量而且作为一附加参数被传输。作为一种挑选,温度能够正在传感器局部丈量,用来限定监控和实行当地赔偿。前面的这种方法基于两个温度丈量点的线性插补细分。为此,iC-TW3许可一个总计16个自由选择的插补细分点正在0-255的局限,包孕最低值0和最高值255。运用集成的温度传感器,那相当于-50℃到150℃的局限。但是,两点间隔之间的温度传感器曲线能够自在天挑选和能够被调治到合适任何范例的曲线。这些插补细分点存储正在一个查找内外,iC-TW3主动天差补细分通道A和通道B的增益和偏置取通道Z的偏置一样好。一个总计五个8位的值给能够的16个插补细分点,存储正在I2C衔接的EEPROM表格里。这个例子如图2所示,七个界说好的差补细分点用于温度赔偿去改正所衔接的传感器的偏置和增益的非线性。图2:插补细分温度赔偿增益和偏置一个内部温度传感器也能够被衔接到iC-TW3,此传感器应当从物理上离隔电子和其他环境温度的影响。一个正在-50℃和150℃之间的8位的值被用来界说一个可选择的门限温度触发警报。这个警报由iC-TW3的ERR管脚输出一个低电平,此也能够被用来驱动一个通用毛病LED指导。 由微控制器大概一台计算机去疗养  iC-TW3由一个双向的脉宽调制1-线接口去读/写接见所有的寄存器,犹如衔接的参数存储器件(一个尺度的I2C EEPROM)。正在现实运用中能够经由过程一个微控制器的端口间接掌握。此衔接也能够设置成一个光学的只-写衔接,若是是密封的传感器赔偿,需求“无线”设置。比方,经由过程一个光传输窗口完成。可供应一个适配器用来开辟和设想运用,它能够衔接到一般计算机大概笔记本电脑的USB接口。图3形貌了iC-TW3的图形用户界面用于疗养旌旗灯号通路A和B。正在开辟时期,那许可用户肯定所有的前置放大器的增益和偏置、滤波器和输出放大器的参数。事情形式设置(差分大概单端)和传感器毛病监控也能够运用这个东西去编程设置。若是设置被挑选,一切新的设置经由过程软件立刻写入iC-TW3衔接的EEPROM。当前iC-TW3的丈量温度、EEPROM校验和报警、超温文传感器毛病也形象的显现出来。每一个旌旗灯号增益途径能够设置为省电形式去节约功耗。 第三个通道Z旌旗灯号通路的设置是类似的。那能够用来扫描增量编码器的参考轨道,用于角度和活动丈量大概作为一个可调治的对照器支撑增益和偏置正告设置。主动偏置赔偿周期旌旗灯号,比方那些正弦/余弦扫描和最大顺应频次和目的幅度(内部1/2VPP或一个预设的内部值),运用Misc菜单挑选所有的传感器旌旗灯号通道。那也能够用来切换温度赔偿的开关和设置最高温度限定。插补细分点和温度赔偿特性曲线特性(多达16个查找表)经由过程一个集成编辑器编纂(经由过程菜单Extras接见)。图3:经由过程USB接口疗养旌旗灯号用于开辟和消费传感器桥运用  图4是一个活动传感器电路图,经由过程磁大概光传感器桥扫描两个差分轨道,然后疗养这些周期的正弦/余弦旌旗灯号,放大到1Vpp和经由过程衔接电缆差分传输他们给一个120Ω的线路终端。视状况,一个索引传感器旌旗灯号能够经iC-TW3的第三个通道调解处置惩罚和传输。这种方法的优越性是差分的正弦/余弦传输实际上不受接口影响,以至于它的逻辑可考证性,确保运用电路的功用平安。正在接收器局部疗养过的传感器旌旗灯号也能够运用一个异常下的分辨率数字化,使得线缆短路和断路正在接收器局部能轻易的被辨认。图4:活动传感器带正弦/余弦旌旗灯号疗养和差分模仿传输上电后,iC-TW3从EEPROM提取事情形式和校准数据添补到它的内部RAM。照旧能够经由过程1-线接口接见它,许可从新赔偿大概改动事情形式。然后,这些调换可由iC-TW3写入EEPROM。若是iC-TW3检测到一个毛病(比方超温、EEPROM校验毛病大概传感器器件连接线断开),NERR输出被激活。这个报警然后可由一个数字输出驱动器经由过程少的线路大概电缆传输。 内置安全功能  而图4所示的体系支撑平安的差分线正在120Ω的负载线驱动,图5所示的体系支撑100Ω线驱动。图5所示的是磁增量编码器的例子,磁传感器桥大概光旌旗灯号被iC-MSB用iC-TW3类似的要领放大和疗养。正在线缆带100Ω的终端电阻,iC-SMB供应一个摆率为1Vpp值而且支撑短路珍爱和容错。iC-SMB电路经由过程了生效形式取影响剖析(FMEA),因而合适正在平安运用中运用,比方西门子数控产物体系。图5:磁编码器带模仿旌旗灯号传输适用于关键性平安运用由上所述,传感器旌旗灯号疗养应当包孕天真的旌旗灯号疗养设置、悉数的旌旗灯号传输途径、包罗旌旗灯号疗养和模仿线驱动器。这些会资助减小体系本钱和知足功用平安需求。片上温度传感和主动偏置赔偿供应了新的要领去进步系统性能和削减控制系统的工作量。  
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接纳集成电路激光二极管驱动器进步产物机能削减消费及保护本钱
接纳集成电路激光二极管驱动器进步产物机能削减消费及保护本钱设想应战正在设想低功耗激光二极管驱动电路时,设计者能够挑选运用典范的分立元件解决方案大概运用初级的齐集成电路解决方案。一般设计者正在挑选计划时只考虑到元器件的本钱身分,没有考虑到全部体系本钱设想。消费,测试和售后支撑要在在全部产物寿命时期,重要的关键因素思索以下:正在全部供电电压局限和工作温度范围内输出功率的稳定性;可靠性;空间要求和激光二极管珍爱;装配,测试,和调校本钱;电路设计和测试工夫;元件采购和运输成本;潜伏的售后包管本钱;一般被疏忽的大多状况是激光模块中价值最大的局部,即激光二极管自己。因而,珍爱好激光二极管是一个有益的投资,只管这个电路需求较下的元件本钱。分立元件驱动电路如图1所示,是一个典范的分立元件APC(主动功率掌握)驱动解决方案,用于供电电压局限从6到12V的一连颠簸形式。在这种情况下通用运算放大器加1只齐纳二极管,1只三极管和17只无源元件用来掌握输出功率。电路也许需求6cm2板子空间,没有激光二极管反极性珍爱和毛病珍爱。这个分立元件解决方案电路启动工夫大概是20毫秒。图1:典范的分立元件激光二极管驱动电路 集成电路驱动器     图2所示的激光管驱动解决方案是运用集成电路iC-WKN,一个公用的APC激光二极管驱动器IC用于一连波事情,事情电压从2.4V到15V,高达300毫安驱动电流。此计划仅需4个附加无源元件去构建一个完好的驱动器。全部电路板占用空间约莫1.25cm2,占用空间比分立元件计划缩小了4倍。此电路IC内建接反极性珍爱,过流和超温断电。上电软启动(典范值70us)。此电路也珍爱激光二极管免瞬态打击和正在宽电压局限供电时连结输出功率稳固。图2:集成电路激光二极管管驱动器结论图3所示的图表是正在6至12V供电时分别丈量的两个计划的激光二极管输出功率稳定性。分立元件解决方案输出功率正在供电电压范围内偏向也许10%,集成电路iC-WKN解决方案输出功率正在雷同供电电压范围内偏向小于1.5%。 图3:分立元件和集成电路解决方案功率输出转变局限 正在可靠性方面必需思索分立元件解决方案有46个焊接点,集成电路IC-WKN解决方案唯一17个焊接点。分立元件解决方案多于两倍数目的焊接点和凌驾4倍数量的元件是间接影响MTBF(均匀毛病间隔时间)的身分(MIL-HDBK-217尺度)。当对照分立元件解决方案和集成电路解决方案的总成本时不能不思索以下6个方面的主要局部:部件;装配;调治和测试;部件采购本钱;库存本钱;潜伏的售后包管本钱;仅思索部件本钱需求,集成电路解决方案本钱约莫贵两倍多于分立元件解决方案。然则较大数目元件的分立元件解决方案增添了装配本钱,一样增添了两个电位器的手工调治输出功率本钱。在这种情况下分立元件解决方案的装配,调治和测试本钱约莫贵两倍多于集成电路解决方案。因而两个解决方案的本钱相互相称。集成电路解决方案全部体系的可靠性,稳定性和珍爱激光二极管显着更好。 必需考虑到分立元件解决方案因为元件部件数目多,焊点多,交换或维修的本钱。 表格1概述了两个解决方案的对照效果。 参数对照分立元件解决方案(图1)集成电路解决方案(图2)输出功率稳定性(供电电压6-12V)约莫10%小于1.5%元件数目20只5只板子空间约莫6平方厘米约莫1.25平方厘米相干本钱部件装配调治和测试 122 211接反极性珍爱无有瞬态珍爱无有过流封闭无有超温封闭无有启动工夫约莫20ms约莫70us均匀毛病间隔时间12.2  表格1:分立元件和集成电路解决方案对照
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简朴快速的丈量位置转变
简朴快速的丈量位置转变加工机器位置体系、周详丈量仪器和搬运机器人需求快速的纪录位置数据,也需求快速的辨认出任何转变。高分辨率编码器和光栅尺经由过程一个编码器接口反应位置数据给控制中心。挑选的这个接口必需知足掌握单位对工夫的要求。关于设计者,具有太多的编码器接口可供挑选,如许便使得挑选编码器接口的义务和完成这个义务一样的庞大。除那些浩瀚的专有数字接口,也有一些开放的尺度接口,比方,SSI和BiSS接口用于绝度位置读取。但是,若是方向上的或一个异常下的位置分辨率转变需求一个快速的捕捉,串行数据接口的吞吐才能是有限的。作为另一个挑选,有许多传统的开放编码器接口可供传输位置数据,比方运用正弦/余弦旌旗灯号大概增量A/B旌旗灯号传输位置数据皆很好。上面的文章形貌那方面的需求、替换挑选和可行的解决方案。                                           目次1.挑选编码器接口2.运用当前值快速掌握3.仅仅计数是不敷的!4.构建一个快速编码器接口5.择要 挑选编码器接口正在运用控制器大概PLC的线性/扭转编码器的体系中挪用一个接口模块(如图1)。许多控制器厂商供应肯定局限的专有大概开源接口。 模仿接口模仿接口是传统的非专有接口,传输位置信息运用模仿旌旗灯号。正在吸收方,既能够运用正弦/余弦值供插补细分器细分,也能够运用电流大概电压旌旗灯号(比方,0-20mA 或 0-10V)肯定绝对位置。后者黑白常通用的接口,用于简朴的位置编码器。正在平安应用领域,模仿差分正弦/余弦旌旗灯号收发器是优先挑选的,差分旌旗灯号的毛病第一时间能够被检测到,因而合适这类运用。图1:控制器或PLC的编码器接口 数字绝对值接口最快的传输数字绝对位置数据的要领是经由过程一个并行接口。这个接口一般由TTL驱动器经受。但是,并行接口线缆的本钱异常下,由于这个缘由这种方法不是稀奇受欢迎。其他要领愈来愈盛行了,包孕运用尺度的非专有现场总线用于串行传输,比方,CANopen、以太网和开源的SSI/BiSS接口。 数字增量接口另一个传统串行编码器接口运用两个相移90°的A和B旌旗灯号供应增量传输位置转变数据,就是尽人皆知的正交旌旗灯号。别的,一个Z脉冲旌旗灯号供应零位旌旗灯号用于零位探测。关于增量接口,一个方向上的改动由A到B旌旗灯号的相移大概B到A旌旗灯号的相移转变示意。图2所示的是一个接近整位置的偏向改动时序图。这里给出的是一个扭转活动偏向改动时的分辨率,是一个角度,滞后1.4°。如图所示,A,B增量旌旗灯号相移许可探测偏向用于向下和向上的计数。正在这个例子里,一个轮回内,A/B旌旗灯号供应360°的边缘(H至L大概L至H)。偏向鉴别器必需评价这些边缘的相位差和激活向上/向下计数器。那例子是编码器事先的绝对位置信息。图2:增量编码器接口和A,B,Z旌旗灯号时序图   增量编码器接口的优越性在于低成本和对线缆的低要求。典范的设置包孕TTL驱动器输出、集电极开路输出和线驱动器输出。TTL驱动器和集电极开路器是更低成本的解决方案,线驱动器供应很多优胜的机能。这些初级机能包孕差分驱动器的抗干扰性、可驱动长距离线缆运转、高效的功率斲丧和快速串行传输机能的进步。差分对传输器得益于运用公用的RS422驱动器,供应更好的适应性。偏向的改动也能够被快速的探测,速度由简朴的丈量两个Z零位脉冲之间的沿间隔去肯定。但是,一个绝对位置仅正在一个Z零位脉冲抵达以后有用。关于扭转活动,绝对位置正在最少一个轮回以后得到。为此,线性丈量体系需求一个参考大概肇端序列优先于通例运转。 运用当前值快速掌握高精度运用和高速活动发生异常下的时钟频次,这不得不由接口模块去处置惩罚。思索这类高速度和位置掌握,可实现的掌握轮回依赖于固件的算法和硬件的延时工夫。举例说明,图3图解了一个机电控制系统的构成。除固件的执行时间以外,以下的硬件执行时间也要稀奇注重思索出来:1.    编码器延时:插补细分器的处置惩罚工夫和A/B旌旗灯号的输出耗时。2.    编码器和掌握单位/PLC之间的传输工夫。3.    掌握单位/PLC的编码器接口模块读出工夫图3:一个机电掌握回路的准时组成部分编码器提早  编码器提早(TLZ)依赖于模仿放大器的带宽,其内部的插补细分处置惩罚、分辨率以及其运用的编码器接口。 插补细分器提早若是模仿编码器旌旗灯号正弦/余弦插补细分是一个基于MCU/DSP体系,提早周期能够凌驾200us或更多。稀奇要注重的是当运用较下频次和分辨率,尤其是协同多轴掌握和冗余体系。在这种情况下,提早能够致使位置数据大概不是当前的大概不同步。为驱逐这个应战,一个基于超快闪速(flash)插补细分器能够经受此义务(比方,iC-NV)。iC-NV是并行内部处置惩罚,可获得延时少于1us的插补细分器。 编码器接口提早当接纳串行编码器接口时,一般只饰演偏重要脚色的是数据传输工夫。关于串行传输,MCU/DSP从编码器接口模块的位置数据读出工夫Tread,取决于数据位宽和整体速度。比方,SSI正在10MHz运转,32位宽,传输工夫为3.2us。关于增量接口,提早一般能够疏忽,给出及时性位置活动编码器旌旗灯号边缘。但是,偏向的改动将增添一些数目的提早,取决于增量旌旗灯号的迟滞(见图2)。 处置惩罚提早一旦位置数据通过编码器接口被读取,软件算法处置惩罚工夫(TS/W)增添了体系提早。那将正在差别体系之间因为体系自己的处置惩罚工夫而大为差别,取决于运用的MCU大概DSP的构架和处置惩罚才能。 机电提早正在位置数据被读取和处置惩罚以后,终究的提早属于机电驱动器本身的一部分。激活机电(Tdriver)和随后的反应时间(Tmotor)必需被加到全部的体系提早。所有的这些延时工夫加到体系提早,这个提早会间接影响全部掌握周期的持续时间。反过来,那也影响生产率和全部机械机电控制系统的精度。 3)仅计数是不敷的!机电的速度和编码器的分辨率肯定被处置惩罚的脉冲的反复率。但是,当挑选一个编码器的时刻必需一并思索其他身分。 编码器挑选例子以一个高速运用为例,磁编码器体系,比方iC-MH正在分辨率为10位时许可机电速度高达480,000 RPM。这些器件也一样供应相干的机电换向旌旗灯号UVW。典范的机电速度一般正在500到15,000RMP局限之内。但是,一般要求的分辨率为12位大概以上。在这种情况下,一个速度为120,000RPM和12位位置分辨率的编码器能够由iC-MH完成。iC-MH是一个单芯片绝对值编码器器件,供应多种编码器接口。包孕两个串行SSI/BiSS传输接口和一个增量接口。聚焦这个尺度增量旌旗灯号,A/B旌旗灯号的沿反复率达8MHz。那许可一个大于125ns的最小沿间隔间隔正在两个A/B旌旗灯号沿之间(见图4a:多种电子插补细分器/编码器特性)。图4a::多种电子插补细分器/编码器特性 位宽和速度图4b给出了每扭转编码器的脉冲数,取决于速度。正在一个15位分辨率和10,000RPM反复率时险些到达5.5MHz。尺度编码器仅正在低速时能得到像如许的分辨率。跟着偏向改动,最小沿间隔非常重要并且必需被思索出来。图4b:脉冲速度取决于速度和分辨率直线机电例子若是运用直线机电,一般需求的速度为几米每秒。关于无芯直线机电,以至可以获得凌驾7m/s的速度。关于光栅尺或磁栅尺,其供应一个周期距离20um的正弦/余弦旌旗灯号。若由接纳一个分辨率因数为16的插补细分器细分,比方,接纳iC-NQC,可到达1.3us的分辨率。正在直线速度为2m/s时,脉冲反复率为1.6MHz。除脉冲反复率和A/B旌旗灯号的最小沿距离以外,正在开辟时期也要遵照上面的那几方面: 多轴位置正在tX时候同步存储简朴的速度丈量正在A/B旌旗灯号传输时期检测平衡/偏差可编程计数器的长度要考虑到差别的丈量精度单端和差分两种要领评价A,B和Z旌旗灯号 4)构建一个快速增量接口增量编码器能够用多种差别的要领衔接,关于异常迟缓的活动,运用MCU的固件和一个中止去评价旌旗灯号沿便可。若是运用一个内部偏向鉴别器,大概运用一个集成到MCU内部的偏向鉴别器,数KHz频次的A/B旌旗灯号或许由MCU的内部定时器/计数器能胜任此扫描义务。关于产业控制器/机电控制系统,FPGA也常常用来构建编码器的接口。取决于此处理器的构架,有些那方面的一些体系有范围和不克不及处置惩罚下频次的编码器。但是,接纳新开辟的嵌入式控制器和公用的编码器处理器能够资助设计者处理此范例的设想应战。iC-MD是一个此范例的编码器处置惩罚器件,如图5所示,此器件供应一个完整的增量编码器接口和集成的差分RS422线接收器。iC-MD也能够衔接到一个SPI接口大概一个SSI/BiSS接口。iC-MD集成的偏向鉴别器激活可编程长度的同步向上/向下计数器。此许可高达3个通道,每一个通道可设置高达16位,大概设置为两个24位计数器,大概设置为一个32位计数器,大概设置为一个48位计数器。正在两个整脉冲之间,一个24位参考计数器计数A/B旌旗灯号的沿数量。同时运用两个24位寄存器,其用来评价编码长度参考符号。累加的参考计数器值也能够用控制器大概当地MCU/DSP去盘算速度大概加速度。一个速度为40MHz的编码器,最大计数频次要充足支撑一个小于25ns的沿距离。第一个24位计数器的位置能够存储和可经由过程一个内部事宜从打仗式探针引脚(TP)读出,大概经由过程iC-MD的SPI/BiSS接口读出。正在一个多轴控制器运用中,这个功用有助于正在tX时候同步存储所有的位置信息, 和递次读出流传延时工夫。图5:3通道增量编码器接口带差分RS422接收器 A/B相位逻辑也被iC-MD监控,而且讲演给MCU/DSP其他毛病,比方过压,经由过程一个毛病输出(NERR)。报警,比方计数器向上溢出大概向下溢出,由iC-MD的输出NWARN切换到低电平去标记。这些输出端子是双向的而且也由iC-MD作为一个内部新闻去存储和它的状况能够经由过程SPI/BiSS接口读出。两个实行器输出(ACT0/1)可由软件和MCU/DSP作为旌旗灯号输出(比方,用于LED状况指导)大概作为开关。当考虑到许多编码器接口设想数不尽的应战时,设计者面临的是更多的应战。若接纳编码器处理器,比方iC-MD,许多功用能够从一个曾经存在的MCU/DSP平台得到。若是如许,那将会削减体系的肩负和进步许多机能和适应性去到达整体体系设想的要求。 5)提要  正在将来的几年里,需求更短的机械消费速度和更节能的产物,并且为驱动体系开辟快速位置传感器也将成为一个重要的应战。有针对性的集成电路,如本文的这个例子,将有助于以本钱效益的体式格局处理这些要求。将来的编码器iC研发对准的是时钟速度高达100MHz,以便更高的精度能够被快速和牢靠的丈量。
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走向数字化的游标扫描
游标插补细分为线性位移丈量体系和扭转编码器供应了优异的差分线性和更高的分辨率 混淆旌旗灯号亚微米CMOS手艺供应了下机能的片上体系设想。跟着传感器(光电二极管大概霍尔元件)的集成,进步了位置传感灵敏度。模仿正弦旌旗灯号插补细分曾经酿成了一个技术标准,线性位移体系可以或许抵达小于1微米的分辨率。若是正在这些交织距离重复运用这个道理,便会获得越发准确的丈量效果。这种方法的基本原理来自游标卡尺,这类插补细分运用了集成游标设想。不管丈量尺是磁的大概光的,大概是大略的照样邃密的,盘算道理是雷同的。这个游标扫描历程是完整模仿的,而且发作正在一个超小区域内。这个要领供应了替换既定的线性和扭转位置的传感要领。 一种细分编码器由对照主尺和游标细分尺,电子传感器能够获得准确的读数,不需要一连扫描多个数字轨道。比方,iC-Haus的插补细分电路iC-MN(图1)能够评价一个大概两个附加到主尺的游标尺而且结合这些读数构成位置数据。图1:光学游标体系用于三个旌旗灯号轨道插补细分关于iC-MN,插补细分电路界说绝对角度位置是应用三个正弦旌旗灯号的相移。这种方法比仅运用两个标尺对体系要求的精度较低,较轻易实现。主轨道a1决意着细分分辨率和体系绝对精度,游标轨道a3和段轨道a2发生的信息用来决意距离(图2和图3)。一步一步的盘算步进时旌旗灯号毛病许可的公役。接纳这种方法能够制造小尺寸的丈量尺和编码器机构,而且这类灵活性能够用于较小的传感器。旌旗灯号的频次也低落了,因而,经由过程模仿电路元件的差别相移延时的低通特性能够疏忽,无需运用低通滤波器。图2:三正弦/余弦输入旌旗灯号离别数字化(相位角a1,a2和a3)图3:以a1供应的细分分辨率从相移a1和a2计算出角度a3芯片功用iC-MN的每一个通道有一个可调治的旌旗灯号疗养单元和一个接纳连结电路,采样连结电路连结疗养过的模仿旌旗灯号用于递次的数字化。为了到达这个目标,此单位包孕一个高精度SAR ADC,带8-13位可调治分辨率的插补细分器。 正在模仿电路,旌旗灯号偏置电压为校准供应一个参考。此单位也评价旌旗灯号幅度,若是需求,传感器供应能量给这个轨道。那意味着正在室温下疗养的参数设置仍旧正在全部工作温度范围内有用。 非线性ADC运用正切函数同时剖析正弦和余弦。那用来防备ADC来自细分频次依靠因为速度毛病引发的角度毛病。 为了盘算高分辨率角度位置,能够设置两个以致三个轨道游标盘算,那使得分辨率下25位(360度;一周内分辨率达0.04 弧度秒)。 iC-MN为7х7mm QFN48封装,需求注重连接线终端防备极性接反和毛病衔接,包孕RS-422收发器串行数据接口。数据输出是SSI和谈大概BiSS和谈,BiSS时钟速度可达10Mbps。 运用这个器件能够监控所有的芯片主要功能和设置报警给指定功用。体系会辨认典范的传感器毛病,比方因为信号线断开引发的旌旗灯号丧失,短路,脏污大概老化,而且关照控制器。 光学编码器绝对值光学编码器运用周详的标尺,运用微结构应用于玻璃基片。此器件得益于体系级片上集成解决方案和元件尺寸。除实行多轨道数字扫描之外此编码器借细分模仿旌旗灯号去发生中央值。 光学编码器运用光束穿透形式,运用LED作为光源,码盘上面有一定数量的码讲,传感器为光敏感性IC。此传感器联合光电探测器,旌旗灯号疗养单元和插补细分电路正在一个单芯片体系。 运用一个下数目的匀称距离盘绕散布正在码盘的圆周,尺度工艺能够到达异常下的邃密分辨率。比方,片上体系iC-LG位置传感器,初始化分到达2048个相称距离每圈。码盘直径为42mm,码讲宽度也许27um。 为了保持单圈绝对位置,此传感器必需辨别出每一个距离。为了到达这个目标,码盘具有高达13个附加的码讲,它以数字绝对码的情势供应了清楚的距离信息。 此传感器会通过插补细分这些周期的距离去更进一步完美这个位置数据。正在这里,每个距离供应了一个正弦和一个余弦旌旗灯号。经由过程盘算正切函数,传感器能够肯定一个距离内现实的相角。那能够赔偿数字绝对代码的不利因素去得到更纤细的绝对位置信息,响应分辨率高达21位。 游标的窍门为了到达邃密的根基分辨率,基于游标的盘算也能够辨别这些周期的距离。为了到达这个目标,这个要领运用分外的正弦旌旗灯号庖代数字绝对码。关于丈量标尺,3个轨道足以替换12个。现在的传感器,LED和镜头皆合适设想成异常小的元件,这些小尺寸的元件拓荒了新的运用。 同时,有用的光电传感器阵列,比方iC-LSH,供应高保真的无滞后和低失真正弦旌旗灯号。那许可周详细分以便游标盘算能基于较少的周期距离(图4)。图4:游标编码器空间缩小一半角度偏差为了到达较好的细分,确认相干旌旗灯号毛病和赔偿这些旌旗灯号是非常重要的。典范的毛病源包孕由偏置引发的传感器壅塞(OS和OC);传感器正弦和余弦旌旗灯号的灵敏度不一致(幅度AS和AC);正弦和余弦旌旗灯号之间的相移偏离90度;(ΦSERR 和/或ΦCERR)和传感器的非线性特性曲线(正弦和/或余弦曲线的外形偏向)。正在丈量标尺大概光栅也有偏差,比方每一个周期距离的宽度颠簸致使正弦和/或余弦旌旗灯号的周期会差别。一般这个角度由一个周期距离的反正切正弦和余弦旌旗灯号相干的商遵照等式1计算出:插补细分电路量化这个角度,细分这个周期距离使得编码器的位置分辨率凌驾每扭转20位是可行的。一个短的颠簸角度毛病是正在一个周期距离内的毛病。依赖于周期距离的数目,此毛病对角度丈量绝对精度有差别水平的影响。一个少的颠簸角度毛病跟着轴每扭转一周而反复。调解码盘一般会引发这类范例的毛病。丈量标尺的精度也是一个决定性的影响身分。编码器轴的装配也能够引发全部体系的角度毛病(比方,装配偏离中央和轴和轴承受力过大)。 关于光编码器(iC-LG,2048个周期距离),全部一圈(360度)的绝对毛病×2048)。插补细分电路能够进步10倍的精度,电子精度能够到达2.8度。为了赔偿较低分辨率的丈量标尺的旌旗灯号,对插补细分电路要求便更高。旌旗灯号疗养也是一个主要的身分。它必需邃密的改正波形。传感器旌旗灯号谐波重量也是一个影响插补细分效果的身分,由于它会减小角度的精度。如今制造的光电传感器阵列总谐波失真低于0.4%(运用256个周期距离),但是,曾经是一个重要的毛病泉源。 提要亏得有游标插补细分手艺,运用此手艺的编码器使得丈量体系的整体机能能够到达更高的精度和运用优秀的差分精度为数字化的机电反应体系供应更高的分辨率。一个相对较小的光学传感器仅仅由几个少数的旌旗灯号相位干系足以扫描位置信息。运用此手艺做编码器能够运用简朴的光源,较低的功耗,和节约空间。那反过来又低落了体系本钱和拓荒了新的运用。 
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