Die hochgenauen magnetischen Drehgeber arbeitet auf Basis der neu entwickelten Dynamic Angle Error Compensation.

Die hochgenauen magnetischen Drehgeber arbeitet auf Basis der neu entwickelten Dynamic Angle Error Compensation. Ams

DAEC führt eine interne Winkelfehlerkompensation durch und berücksichtigt Drehzahländerungen automatisch. Dadurch wird der dynamische Winkelfehler, der aus internen Signalverzögerungen im Sensor entsteht, praktisch auf null kompensiert. Mit dieser Technik ermöglicht die 47er Positionssensor-Familie hochgenaue Winkelmessungen an schnell drehenden Teilen. Maximal ±0,17° (ohne Nichtlinearität) beträgt der Winkelfehler bei allen drei Positionssensoren.

Bei herkömmlichen magnetischen Positionssensor-ICs begrenzen interne Laufzeiten von typisch 100 bis 200 µs die Messgenauigkeit, da die Sensoren Magnetfeldänderungen in digitale Winkelwerte umrechnen. Diese Umrechnung benötigt eine gewisse Zeit, in der sich die rotierende Achse weiterdreht, sodass die Position zu dem Zeitpunkt zu dem der Sensor den berechneten Winkelwert ausgibt, bereits eine andere ist.

Der daraus entstehende Winkelfehler hängt linear mit der Drehzahl zusammen. Bei einer internen Laufzeit von 100 µs beträgt der Winkelfehler bei 1000 U/min 1,2°, bei 10.000 U/min bereits 12°. DAEC kompensiert diesen dynamischen Winkelfehler fast vollständig. Dieses Verfahren kompensiert jeden Messwert bei der Messwerterfassung abhängig von der Drehzahl. Auf diese Weise liefern die Sensoren der 47er Familie Winkelwerte mit einer Genauigkeit von ±0,08° bei 7,000 U/min, von ±0,14° bei 12,000 U/min und von 0,17° bei 14,5000 U/min (Nichtlinearität ausgenommen).

Besserer Wirkungsgrad und höhres Drehmoment

Mit dieser hohen Genauigkeit sind die Positionssensoren für alle Anwendungen der Motorsteuerung und Winkelmessung geeignet. Bei schnellen bürstenlosen Motoren (BLCD, Brushless DC) und Synchronmotoren mit Permanentmagneten (PMSM) verbessert sich die Kommutierung, was zu einem besseren Wirkungsgrad und einem höheren Drehmoment führt. Die daraus resultierenden geringen Schwankungen des Drehmoments haben einen ruhigeren Lauf zur Folge. Dazu Bernd Gessner, Vizepräsident und Leiter des Geschäftsbereichs Automotive bei Ams: „Erstmals können Entwickler magnetische Positionssensoren mit Motorapplikationen verwenden, ohne im Kontroller eine komplexe Winkelkompensation vorsehen zu müssen.“

Alle drei ICs liefern absolute Winkelwerte am PWM-Ausgang und als Kommutierung von Motoren den UVW-Ausgang. Weiterhin verfügen sie über einen inkrementellen ABI-Ausgang vergleichbar wie ein optischer Encoder. Damit kann der AS5047D einen optischen Encoder ganz einfach direkt ersetzen, ohne, dass der Anwender die Softwareschnittstelle im zugehörigen Kontroller ändern muss.

Die 47er Familie liefert am digitalen SPI-Ausgang eine Auflösung von 14 Bit (entsprechend 0,022°) und eine maximale Auflösung von 2000 Schritten pro Umdrehung im Dezimal- oder 2048 Schritten pro Umdrehung im binären ABI-Modus.

Wie alle magnetischen Positionssensoren von Ams profitiert auch diese Familie von der differenziellen Messmethode, die das Sensor-IC gegen magentische Streufelder nahezu resistent macht, wodurch man sie ohne zusätzliche Schirmung in Umgebungen mit magnetischen Störfeldern einsetzen kann.

Insbesondere für Industrieanwendungen wie zum Beispiel Roboter und jede Art von Encoder-Modulen wurde der AS5047D konzipiert. Für Anwendungen in der Fahrzeugtechnik wie elektrische Lenksysteme und Aktuatoren ist der AEC-Q100-qualifizierte AS5147 konzipiert und der ebenfalls AEC-Q100-qualifizierte Dual-Die-IC AS5247 eignet sich für Anwendungen in der Fahrzeugtechnik, die höchste Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen.

Der AS5047D im 14-Pin-TSSOP-Gehäuse kostet 4,21 US-Dollar pro Stück bei Abnahme von 1000 Stück. Der AS5147 ebenfalls im 14-Pin-TSSOP-Gehäuse, kostet 4,84 US-Dollar. In einem 7 mm x 7 mm großen MLF-40-Gehäuse ist der AS5247 (Preis auf Anfrage) untergebracht.