應用方案
聚焦用戶需求,持續技術革新
專注于:電源/新能源,運動控制,醫療,汽車電子等行業的器件及方案應用。
MT6701是新一代基于差分水平霍爾磁感應原理的角度位置傳感器芯片,基于霍爾技術,0~360°絕對角度位置檢測,輸出12/14位的絕對角度信息。該芯片內部包含了兩對互成90°放置的差分霍爾惠斯通電橋,能夠感應在芯片X-Y平面上旋轉磁鐵的Z軸磁場分量,經過內部電路處理之后,可通過標準I2C或SSI等接口獲取到角度信息。此外 MT6701 內置 EEPROM 可用于設置不同的參數,還提供多種默認功能不同的型號可選。
可應用于:
絕對角度位置傳感器
閉環步進、BLDC控制
機器人關節控制
非接觸旋鈕、按鈕
非接觸電位計
產品特性
基于霍爾技術,0~360°絕對角度位置檢測
工作電壓:3.3V ~ 5.0V(燒寫時需保證 VDD > 4.5V)
內置EEPROM
獨立輸出接口:I2C、SSI、ABZ、UVW、模擬電壓、PWM 以及 Z 軸按壓檢測
支持最高轉速:55,000 轉/分鐘
角度輸出系統延時:<5 us
增量ABZ 輸出支持:1~1024 脈沖/圈,任意整數分辨率客戶可編程
增量UVW 輸出支持:1~16 對極,任意整數對極客戶可編程
優異的抗雜散磁場干擾能力
符合RoHS 2011/65/EU
封裝形式:SOP-8 和 QFN3x3-16L
核心原理
首先我們來了解一下如下圖所示的差分水平霍爾感應原理。

1.XY平面內的角度檢測
互成90°擺放的四個水平霍爾盤,水平霍爾盤只感應垂直于芯片表面的磁場分量Bz,互在對角線上的兩個霍爾盤組成一組差分對,感應到的磁場強度為Bz-(-Bz)=2Bz。這樣形成了兩對互成90°的差分霍爾電橋。隨著在芯片上方1對極徑向充磁的磁鐵旋轉,二對互成90°擺放的差分霍爾電橋產生了Cosθ和Sinθ的電壓信號如下圖所示,由于霍爾盤靈敏度比較低,此處的電壓信號一般只有幾mV,通過后續的放大、校準和信號處理電路的運算,可以求解得到角度θ。MT6701的角度信息θ以ABZ、PWM、模擬線性電壓以及14位二進制數字絕對值的形式輸出給用戶。

2.差分霍爾盤抗各個方向的磁場干擾
由于芯片上的霍爾盤陣列,只感應垂直于芯片表面的磁場。如圖1所示,當1對極徑向充磁的磁鐵安裝在芯片正上方時,從磁鐵北極到磁鐵南極的磁力線,正好使得芯片上成180°擺放的一對霍爾盤,一個感應到+BZ的磁場,而另一個感應到-BZ的磁場,經差分運算后得到總的感應磁場為2BZ;此時如果有X方向的干擾磁場BEX或者Y方向的干擾磁場BEY存在,霍爾盤并不會對此產生任何感應;如果有一個Z方向的干擾磁場BEZ存在,這時一個霍爾盤感應到BEZ+BZ的磁場,另一霍爾盤感應到BEZ-BZ的磁場,經差分運算后得到總的感應磁場依然為2BZ。因此差分霍爾盤設計,可以完美的消除外界任一方向上的磁場的干擾。這在很多應用中具有天然的優勢。
3.垂直方向(Z方向)按壓檢測功能
除了XY平面內的角度轉動檢測,MT6701還集成了垂直方向(Z方向)的按壓檢測功能。
這一功能利用兩對成90°的電橋產生的Cosθ和Sinθ的電壓信號,他們的平方和A代表了霍爾盤感應到的磁場的絕對強度:
A=ASin2θ+ ACos2θ
在芯片和磁鐵之間的距離固定的情況下,無論θ角度是多少,經過計算得到的A的數值是固定的,但是當磁鐵和芯片直接的距離變化之后,霍爾盤感應到的磁場大小隨之變化,A也就發生了變化。正是利用了這一數學關系,MT6701實現了Z軸的按壓功能,按壓的閾值可以通過芯片內置的EEPROM進行編程,以方便各種應用設計。
便捷且抗干擾能力強的設計——SSI接口
MT6701提供了方便并且抗干擾能力強的SSI數字傳輸接口。
MT6701提供了方便的SSI接口,相比于I²C或者SPI接口,SSI接口不需要通信命令,上位機只需要提供片選信號和時鐘,即可從芯片內讀取數據。MT6701在SSI接口上提供了每幀24bit的固定格式數據,其中14位的絕對角度數據,4bit的磁場狀態信息位(包括弱磁,強磁,按壓,速度飽和),以及多達6bit的CRC數據校驗位。
6bit的CRC數據校驗位,極大的提高了數據傳輸的抗干擾能力,很多應用中,編碼器靠近電機本體或者動力線,電磁環境惡劣,信號傳輸極易受干擾。上位機通過6bit的校驗位判斷,可以極大地降低接收錯誤數據的概率。
磁編碼器做旋鈕的兩個好處
1非接觸式工作,使用壽命遠高于電位器。對于每時每刻都在運行的設備,一般電位器幾萬次的有限使用壽命會顯得捉襟見肘,而磁性角度編碼器的方案使用壽命和次數無關,普遍使用壽命在10年以上。
2 也是因為非接觸式工作,磁鐵和芯片可以分離,因此可以容易的實現防水設計,比如PCB板和旋鈕(內含磁鐵)之間用玻璃等材料完全隔絕,既能防水又完全不影響使用。


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