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3D磁傳感器來(lái)了——英飛凌TLV493D開(kāi)發(fā)套件評(píng)測(cè)

2017-02-28
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作者：zhanzr
來(lái)源：21ic

[導(dǎo)讀]
3D Magnetic Sensor 2Go開(kāi)發(fā)套件搭載了infineon最新的TLV493D傳感器，從外觀和命名上就不難看出這其實(shí)是基于XMC 2Go平臺(tái)的傳感器評(píng)估板。TLV493D是英飛凌新推出的3D磁傳感器,可精確測(cè)量3個(gè)方向的磁通量.主要應(yīng)用場(chǎng)合包括:3D運(yùn)動(dòng)測(cè)量、線性移動(dòng)測(cè)量和360度角度旋轉(zhuǎn)測(cè)量。

2.2 3D磁傳感器的原理與接口

開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)與寫(xiě)代碼之前,先將此傳感器的一些參數(shù)稍加介紹一下.

首先解釋一下,這個(gè)傳感器其實(shí)有兩個(gè)變種:TLV493D是此文介紹的,面向工控與消費(fèi)電子領(lǐng)域,還有一個(gè)TLE493D主要面向汽車電子領(lǐng)域,應(yīng)該是一些認(rèn)證與出廠老化有些不同.截止此文,汽車用的型號(hào)還沒(méi)有量產(chǎn),所以此文只討論TLV493D.

圖十三傳感器外觀以及測(cè)量方向示意

圖十四三軸測(cè)量方向的平面示意

圖十五內(nèi)部功能Block

從Block圖來(lái)看,這個(gè)傳感器的核心就是霍爾傳感器+ADC+I2C接口,自帶時(shí)鐘振蕩器.當(dāng)然還有溫度傳感器.根據(jù)文檔來(lái)看,這個(gè)溫度傳感器精度誤差高達(dá)正負(fù)10攝氏度,還不如XMC1100內(nèi)部的溫度傳感器精度,只能用作簡(jiǎn)單校正之用.

TLV493D參數(shù):

· 3D磁通量測(cè)量

· 集成溫度測(cè)量單元

· 關(guān)斷時(shí)電流:7nA,超低功耗模式電流:10uA,最快的工作模式電流:3.7mA

· 電壓范圍:2.7-3.5V

· I2C接口通信(100K-1000KHz);

· 三個(gè)維度的測(cè)量范圍:正負(fù)130mT

· 每個(gè)維度采樣精度為12位(10->3.3KHz)

· 分辨率:98uT/LSB

· 工作溫度范圍:-40至125攝氏度

文章一開(kāi)頭就已經(jīng)提及過(guò)，TLV493D具有三個(gè)特點(diǎn)：低功耗、極小封裝和低成本。而低成本和極小封裝都是顯而易見(jiàn)的，低功耗這個(gè)是如何體現(xiàn)的呢?

圖十六 TLV493D功耗表現(xiàn)

上圖是infineon提供的TLV493D的工作功耗表現(xiàn)，在測(cè)量時(shí)(fast mode)的功耗為3.7mA，而在省電模式(power down)時(shí)的功耗僅為7nA。該傳感器每秒可以完成3300個(gè)測(cè)量周期，而每個(gè)測(cè)量之間的Power Down的時(shí)間是可以用戶自定義的，因此可以將功耗設(shè)置到很低的狀態(tài)下，具有一定的靈活性。

典型的應(yīng)用舉例: 游戲手柄(亦可應(yīng)用于汽車檔位桿),三表安防(防破壞,比如惡意調(diào)整水電表偷電偷水等等),白色家電控制手柄.

圖十七從左到右:旋轉(zhuǎn)測(cè)量,3D旋轉(zhuǎn)測(cè)量,線性移動(dòng)測(cè)量的磁場(chǎng)變化示意

這個(gè)傳感器可以測(cè)量角度,旋轉(zhuǎn),3D旋轉(zhuǎn),線性移動(dòng)等物理量.這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下使用光傳感器與磁傳感器在旋轉(zhuǎn)測(cè)量中不同的原理.

圖十八光傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)示意

原理就是在旋轉(zhuǎn)的軸上貼一個(gè)有間隔透光的盤(pán)(學(xué)名編碼器),旋轉(zhuǎn)的時(shí)候有光無(wú)光被整形成方波,兩個(gè)接收管形成兩個(gè)相位.這樣比較兩個(gè)相位的脈沖即可得知目前旋轉(zhuǎn)了多少角度,哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的.這個(gè)方案的缺點(diǎn)在于:編碼器因?yàn)檎饎?dòng)會(huì)發(fā)生位移,另外光敏管在溫度超過(guò)70攝氏度之后穩(wěn)定性會(huì)大大降低.