3 线性阵列设计

根据之前仿真的结果，我们可以预期传感器的最大合适间距大致为磁体长度 22mm。这将使传感器的最大间距与磁体的最小长度相对应。在实践中，这会带来一些挑战。首先，DRV5055 的空气间隙、对齐位置或灵敏度的变化可能足以产生测量差距。其次，输出电压在极值附近呈现非线性特性。这使得解读最终位置变得困难。因此，建议传感器之间设有重叠部分。

我们可以扩展之前的设置，并考虑一个由 5 个传感器组成且传感器间距大约为 20mm 的线性阵列。

图 3-1 DRV5055 线性阵列

该间距使一个传感器的峰值与相邻传感器的线性输出区域相对应，并为我们提供了大约 100mm 的总可用范围，如 DRV5055 输出响应所示。

图 3-2 DRV5055 输出响应

为了使输出数据有用，必须对其进行解码。系统必须确定在任何给定时间哪一个传感器输出最相关，以进行位置计算。确定应监控哪个输出的简单算法如下所示：

1. 检查每个器件的输出，并选择绝对幅度最大的器件。
   1. 注意：在这种情况下，输出应下移 1.65V，因为这是 DRV5055 的中档输出值，对应于 0mT B 场。
2. 如果上一步的值为负，则使用来自右侧传感器的信号。如果输出为正，则使用来自左侧传感器的信号。如果器件是阵列中的第一个且为正，则使用该器件的信号。同样，当最后一个器件为负时，使用该器件的信号。
   1. 例如，考虑 0 位移处的位置，该位置直接位于第一个传感器的中心。此处蓝色曲线的输出幅度最大，为正值。使用红色迹线（左侧）来确定位置。
   2. 我们也可以考虑 51mm 的情况。观察到绿色曲线的最大负输出值，因此应使用橙色曲线（右侧）的值进行计算。
3. 根据步骤 2 中的选择计算位置。这可能需要从每个传感器获取校准点，以实现超高精度。掌握每个传感器的起始位置以及输出电压与距离的斜率，系统就可以将输出拼接在一起以生成最终的位置测量结果。