ZHCAB95B October   2020  – October 2021 TMAG5110 , TMAG5110-Q1 , TMAG5111 , TMAG5111-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 22D 霍尔效应的锁存响应
  5. 3两轴传感器注意事项
    1. 3.1 磁体选择
      1. 3.1.1 磁极数量
      2. 3.1.2 磁体强度
    2. 3.2 传感器选择
      1. 3.2.1 灵敏度轴
        1. 3.2.1.1 平面内传感器对齐
        2. 3.2.1.2 平面外传感器对齐
      2. 3.2.2 传感器放置
        1. 3.2.2.1 同轴磁场
        2. 3.2.2.2 平面内磁场
        3. 3.2.2.3 平面外磁场
      3. 3.2.3 灵敏度选择
  6. 4优化精度
    1. 4.1 优化放置以提高精度
    2. 4.2 优化磁体以提高精度
  7. 5应用实现
  8. 6总结
  9. 7参考文献
  10. 8修订历史记录

磁极数量

磁体的磁极数量会影响角度测量的最小分辨率。例如,在具有直径极化的基本圆柱磁体中,只能确定每个传感器的两个分立式位置。由于存在相位差,我们可以确定 90° 的角位置。随着磁体的磁极数量增加,角步长会增加。这种分辨率变化还有助于衡量幅度或灵敏度不匹配导致的预期角度误差。

增加磁极数量时需要付出一定的代价。随着磁极数量增加,每个方向上的磁通密度或 B 场会减小。因此,给定传感器需要更加靠近磁体,或者需要根据更高的灵敏度来检测每次磁极转换。图 3-2图 3-4 展示了具有 10 个磁极的环形磁体以及具有 20 个磁极的环形磁体所产生的 B 场仿真结果。这里传感器不再与磁体位于同一平面,而是位于磁体外边缘下方 1.5mm 处。根据我们的观察,在采用 20 极磁体时,此位置的 Bz 是 B 场矢量的主要分量,峰值约为 10mT。

在仿真示例中,使用圆柱坐标而不是笛卡尔坐标很有用。因此,图中并不是以 X、Y 和 Z 的形式来表示输出矢量,而是采用相对于 R(从 z 轴直接径向朝外)、θ(相对于半径 R 处的点直接相切)和 Z 的坐标。这可以确保,不管将传感器相对于磁体放置在何处,我们都可以在探索磁体周围的空间时,正确地提取相应的矢量。

GUID-20201001-CA0I-2QCP-JB2Z-3CHHDX55L1SM-low.gif图 3-1 圆柱坐标系

每个磁体均具有相同的尺寸、材料属性和传感器放置方式。唯一的区别是磁极数量。请注意可测量的磁场随着磁极数量增加而减少。另外请注意,与采用 10 极磁体时相比,采用 20 极磁体时 θ 分量上的正弦曲线形状更接近三角形。空气间隙越大,预计此处的响应曲线会更接近正弦曲线,但代价是幅度会减小。

磁极数量越多,角度分辨率越高,但磁场强度会更弱。在测量轴上测得的磁通密度必须足够大,才能正确检测正交。

GUID-20210108-CA0I-RB2H-LNWX-JVV1RF71PCLT-low.gif图 3-2 磁极数量的影响 - Br
GUID-20210108-CA0I-MCCT-P0VH-FDPXLVNDMLFL-low.gif图 3-3 磁极数量的影响 - Bθ
GUID-20210108-CA0I-1H52-M2QH-GPSHQCMQW191-low.gif图 3-4 磁极数量的影响 - Bz