Winkelsensor mit Positionskorrektur und Multiturn

TMR & Hall Winkelsensor mit Positionskorrektur und Multiturn

23.08.2022 Von Gerd Kucera

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Das Entwicklungsboard PVL4M bietet erstmals die Kombination eines TMR-Winkelsensors mit dem Hall-Sensor iC-PVL von iC-Haus zur absoluten Winkelmessung und Umdrehungszählung am freien Achsenende, der sogenannten End-of-Shaft-Position.

Die Multi-Sensor-PCB PVL4M zur absoluten Winkelmessung und permanenter Umdrehungszählung mittels Super-Cap.
(Bild: iC-Haus)

Die Multi-Sensor-PCB nutzt denTMR-FreePitch-Sensor TA903 der Firma Sensitec zusammen mit dem Hall-Sensor iC-PVL von iC-Haus. Der TA903 besteht aus zwei um 90° relativ zueinander verdrehten Wheatstone-Brücken. Ein rotierendes Magnetfeld in der Sensorebene liefert zwei um 90° zueinander phasenverschobene Sinussignale mit einfacher Frequenz des Magnetfeldes. Damit ist die Signalinformation eindeutig über eine Rotation des Magnetfeldes von 360°.

Die Auswertung der beiden Sensoren übernimmt der neue 26-Bit Encoder-Signalprozessor iC-TW29 mit integriertem EEPROM; zur Kombination mit dem Sensor-Board PVL4M stehen verschiedene iC-TW29-Evalboards zur Wahl. Die Sinus-/Cosinus-Signale des TMR-Sensors werden im Chip aufbereitet, interpoliert und mit einer frei wählbaren Auflösung ausgegeben, beispielsweise über BiSS mit einer Winkelauflösung von 18 Bit und einer Umdrehungszahl von 24 Bit. Dank Super-Cap auf dem Sensorboard ist eine unterbrechungsfreie Umdrehungszählung durch iC-PVL möglich, sogar über mehrere Stunden ohne externe Versorgung.

Die Datenausgabe folgt dem Achsenwinkel mit einer Verzögerung von nur 1,5 µs, was optischen Gebern sehr nahekommt. Zeitgleich sorgt die automatische Korrektur dynamischer Signalfehler für eine bestmögliche Messgenauigkeit über Temperatur oder bei axialem Spiel der Motorachse. Die hohe Signalqualität des TMR-Sensors ermöglicht besser reproduzierbare Winkelmessungen mit geringer Hysterese. Ebenfalls möglich ist eine Positionsausgabe über SPI oder die Ausgabe als inkrementelles Quadratursignal mit Index in einer beliebigen FlexCount-Auflösung von 1 bis 32.768 Impulsen.

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