一、絕對值角度編碼方案應用現狀分析

在自動化以及機器人領域，特別是人形和犬形機器人關節模組的應用場景，市場上現有的部分絕對值角度編碼方案面臨如下問題：

電感式離軸編碼器：尺寸大，安裝精度高，成本高。

雙碼道磁環編碼器：直徑大，安裝精度高，成本高。

光學編碼器：抗震動，抗環境污染能力較差。

單對極磁環&角度芯片：抗軸向、徑向抖動、抗電磁干擾能力較差。

針對現有的應用方案問題點，多維科技對單對極磁環離軸編碼器方案進行了全面升級，進一步優化了產品方案和提高了客戶的易用性，并在方案的應用成本上取得了一定的優勢。

二、多維科技單對極磁環離軸編碼器方案

方案亮點

多維科技的單對極磁環離軸編碼方案如圖1，采用4顆TMR2615線性芯片檢測磁環旋轉信號，輸出正余弦電壓信號，TMR2615線性芯片輸出信號相互補償，通過MDT3259信號調理后，輸出數字角度信號。

圖1 單對極磁環離軸編碼方案示意圖

方案優點

1、方案采用4顆TMR2615線性芯片協同補償，抑制軸向和徑向抖動誤差。

2、4顆TMR2615線性芯片協同補償，再加上MDT3259對信號的自校準能力，使該方案對安裝的要求降低。

1） 釹鐵硼磁環尺寸要求：

磁環內徑8mm，磁環外徑12mm，磁環厚度2.5mm，單對極徑向充磁，如圖2所示：

圖2 釹鐵硼單對極磁環尺寸要求

2）4顆TMR2615線性芯片的安裝要求：

芯片與磁環垂直間距2.5mm~3.5mm

芯片中心間距20mm~22mm

4顆TMR2615芯片圍繞磁環90°相位差擺放

單對極磁環離軸編碼方案芯片的安裝要求遠低于電感式離軸編碼器，雙碼道磁編碼器方案的安裝要求。具體安裝尺寸如圖3所示：

圖3 單對極磁環離軸編碼方案芯片安裝尺寸圖

3、根據磁環大小，再通過磁仿真給出TMR2615的排布推薦，可兼容各種尺寸的編碼器產品需求，且尺寸小巧，布局簡單。

4、此方案的BOM僅需1個單對極磁環，4顆TMR2615線性芯片和1顆MDT3259調理芯片，方案應用的成本較低，對標市場現有的應用方案，性價比優勢顯著。

圖4 單對極磁環離軸編碼方案BOM

三、多維科技單對極磁環離軸編碼器方案核心組件

TMR芯片+調理芯片強強聯合

1、TMR2615線性傳感器芯片特性

采用隧道磁阻（TMR）技術，線性范圍大、信噪比高。

低壓（1.8V~5.5V）低功耗設計。

輸出信號與磁場強度成線性比例，靈敏度可根據磁環編程。

芯片封裝尺寸小，靈活布局。

可選用封裝為DFN3L (2 mm × 2 mm × 0.55 mm) 的TMR2615D線性芯片或封裝為DFN3L (1.6 mm × 1.6 mm × 0.5 mm) 的TMR2615F線性芯片。

圖5 TMR2615D（左）TMR2615F（右）

2、MDT3259調理芯片

1）正余弦信號角度處理

絕對角度輸出：23位高分辨率SPI信號。

增量編碼輸出：ABZ相脈沖可編程（1~4096個/圈），支持伺服閉環控制。

換向與PWM：輸出1~32極對UVW信號、12位PWM信號（頻率4檔可調）。

2）智能校準

內置EEPROM存儲配置參數，支持多次擦寫。

自校準模式補償安裝誤差，降低人工調試成本。

圖6 MDT3259調理芯片

四、MDT3259調理芯片校準流程

一鍵式操作，省時省力

多維科技MDT3259調理芯片可實現4路正余弦信號的校準，該方案絕對角度精度<0.1°。通過配套的上位機軟件，MDT3259調理芯片可實現全自動校準：

1）連接設備，啟動校準模式。

2）勻速旋轉磁環（轉速300RPM以上），系統自動采集信號并補償非線性誤差。

3）生成配置文件并燒錄至EEPROM，全程僅需30秒。

圖7 MDT3259調理芯片校準軟件界面

圖8 MDT3259調理芯片校準前角度誤差±3°

圖9 MDT3259調理芯片校準后角度誤差0.08°

多維科技可以提供完整的單對極磁環離軸編碼器方案，如需詳細方案和技術支持，請聯系我們。

江蘇多維科技傾力打造的磁傳感器晶圓IDM模式制造平臺，經過十多年不斷地累積，高度整合了供應鏈資源，在滿足客戶的批量采購需求的同時，最大程度地保障供應產品的質量一致性及穩定性。江蘇多維科技為滿足客戶多元化的定制需要，將努力提供更多、更好的優質磁傳感器芯片產品。