【導讀】現(xian)代(dai)汽(qi)車(che)集(ji)成(cheng)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)技(ji)術(shu)和(he)係(xi)統(tong)來(lai)輔(fu)助(zhu)駕(jia)駛(shi)，測(ce)量(liang)汽(qi)車(che)的(de)角(jiao)運(yun)動(dong)或(huo)旋(xuan)轉(zhuan)因(yin)此(ci)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。為(wei)了(le)精(jing)簡(jian)用(yong)戶(hu)接(jie)口(kou)的(de)數(shu)量(liang)
，許(xu)多(duo)汽(qi)車(che)都(dou)通(tong)過(guo)單(dan)個(ge)旋(xuan)鈕(niu)選(xuan)擇(ze)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)係(xi)統(tong)選(xuan)項(xiang)控(kong)製(zhi)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，很(hen)多(duo)之(zhi)前(qian)的(de)手(shou)動(dong)功(gong)能(neng)（例如座椅位置調節、關門和尾門機械裝置）也逐步電動化。實現這些功能都需要控製電機的旋轉、位置和速度。在這些應用領域
，磁性角度傳感器被用來提供高度可靠且無接觸的角度、旋轉位置或速度測量。本文介紹了MPS的MagAlpha MAQ470和 MAQ430汽車級角度傳感器在這個領域中的應用。

現代車輛可以為駕駛員提供娛樂、通信、導(dao)航(hang)和(he)引(yin)擎(qing)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)，車(che)輛(liang)因(yin)此(ci)變(bian)得(de)愈(yu)加(jia)複(fu)雜(za)。而(er)用(yong)戶(hu)接(jie)口(kou)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)簡(jian)潔(jie)，才(cai)能(neng)保(bao)持(chi)駕(jia)駛(shi)座(zuo)艙(cang)的(de)整(zheng)潔(jie)，並(bing)避(bi)免(mian)駕(jia)駛(shi)員(yuan)分(fen)心(xin)。通(tong)常(chang)，車(che)輛(liang)會(hui)采(cai)用(yong)單(dan)個(ge)中(zhong)央(yang)旋(xuan)轉(zhuan)控(kong)件(jian)，滾(gun)動(dong)顯(xian)示(shi)車(che)內(nei)各(ge)係(xi)統(tong)的(de)麵(mian)板(ban)菜(cai)單(dan)並(bing)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)。這(zhe)個(ge)用(yong)戶(hu)接(jie)口(kou)在(zai)每(mei)次(ci)駕(jia)駛(shi)中(zhong)都(dou)會(hui)被(bei)用(yong)到(dao)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)來(lai)保(bao)證(zheng)較(jiao)長(chang)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。機(ji)械(xie)或(huo)電(dian)位(wei)計(ji)旋(xuan)轉(zhuan)開(kai)關(guan)存(cun)在(zai)機(ji)械(xie)磨(mo)損(sun)的(de)問(wen)題(ti)
，而(er)且(qie)易(yi)受(shou)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)（例如潮氣或灰塵侵入）的(de)影(ying)響(xiang)而(er)導(dao)致(zhi)早(zao)期(qi)故(gu)障(zhang)。而(er)磁(ci)性(xing)角(jiao)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)為(wei)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)
，可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)高(gao)度(du)可(ke)靠(kao)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)。他(ta)們(men)還(hai)可(ke)以(yi)在(zai)按(an)下(xia)或(huo)拉(la)起(qi)選(xuan)擇(ze)旋(xuan)鈕(niu)時(shi)測(ce)量(liang)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)的(de)變(bian)化(hua)
，從(cong)而(er)代(dai)替(ti)機(ji)械(xie)按(an)鈕(niu)。

一些最新的高級用戶接口還可以針對所選的特定功能通過旋鈕提供觸覺反饋。例如
，在電話接口模式下，數字0-9的選擇被電氣轉換為10個ge固gu定ding的de旋xuan鈕niu凹ao齒chi。而er音yin量liang控kong製zhi模mo式shi有you更geng多duo的de小xiao齒chi，以yi便bian在zai轉zhuan動dong旋xuan鈕niu時shi產chan生sheng平ping滑hua的de齒chi輪lun感gan。這zhe種zhong觸chu覺jiao係xi統tong采cai用yong鏈lian接jie至zhi選xuan擇ze器qi旋xuan鈕niu的de電dian機ji或huo螺luo管guan線xian圈quan在zai步bu長chang之zhi間jian調tiao節jie機ji械xie閾yu值zhi。他ta們men需xu要yao結jie合he所suo選xuan功gong能neng進jin行xing角jiao度du感gan應ying和he轉zhuan速su測ce量liang，以yi控kong製zhi凹ao齒chi的de數shu量liang和he反fan饋kui給gei用yong戶hu的de觸chu覺jiao效xiao果guo。

MAQ470提供了許多便捷的接口來讀取角度位置信息並檢測速度或旋轉方向（見圖1）。它通過SPI / SSI或PWM接口以12位（3-sigma）精度輸出絕對旋轉角度信息。而PWM信號還可以在外部進一步濾波轉換為模擬電壓

，以模擬電位計係統。 MAQ470還提供了可編程脈衝計數的ABZ正交增量編碼器接口，以提供速度和旋轉方向信息，用於實現滾動菜單顯示或調整音量控製功能。MAQ470提供了8個可編程的磁場閾值，用來檢測磁體和傳感器之間距離的變化

，從而通過非接觸式按鈕來選擇功能（參見圖2）。 MAQ470可以在30mT至150mT的寬磁場範圍內工作。其8個閾值以大約15mT的步長調節。

圖1：MAQ470磁性角度傳感器功能框圖

圖2：帶按鈕的旋鈕示例

dianjizaixiandaiqichezhongdeyingyongxunsuzengjia，tamenbujinkeyitigaodonglichuandongxitongdexingnenghexiaolv，erqiekeyijiangyiqiandeshoudonggongnengzidonghua，congertigaojiashiyuandebianlixingheshushixing。zhexieshoudonggongnengbaokuozuoyiweizhitiaojie、空調混合設置
、彈出式門把手
，以及用於車門、天篷和尾門的電動輔助結構
，如圖3所示。隨著大型車輛（例如SUV）depuji，yinweichicunhezhongliangdeyuanyin，qichemenheweimendekaiguanyezhujiandiandonghua。chuleganyingchemenhuoweimendewanquandakaihuoguanbi，xitonghaixuyaofuheanquanyaoqiu，yaonenggouganyingdaoshifouyouzhangaiwu（例如駕駛員的手）卡住，並迅速停止或倒轉電機驅動器，以避免造成傷害。這些都要求快速反饋電機轉速的細微變化。從這方麵來說
， MAQ430等傳感器實現了兩個功能。首先
，它可以通過SPI / SSI總線或ABZ增量編碼器接口監測絕對角度、速度、方向或轉數（請參見圖4）。其次，對於無刷電機係統， MAQ430傳感器可以模擬傳統的3霍爾傳感器UVW換向信號，以通知電機驅動器何時為各相繞組通電。通過添加 MAQ430傳感器
，可以實現全無刷伺服電機。汽車中的此類電機有時也稱為緊湊型無刷電機控製器（CBA）。

圖3：電動和自動化控製

圖4：MAQ430磁性角度傳感器功能框圖

在這類電機控製器設計中，尺寸通常很關鍵，它可以最小化車輛重量並滿足嚴格的機械結構限製。 MAQ470或MAQ430采用小尺寸QFN（3mmx3mm）封裝，在同軸拓撲中

，典型的盤式磁體尺寸僅為3mm（直徑） x 2mm（高度）
，這使得解決方案緊湊且具經濟效益。

這些傳感器還可以在多種磁體和傳感器位置拓撲結構下運行。除了常見的同軸磁體位置以外， MAQ470和MAQ430還支持兩種類型的側軸配置（請參見圖5）。

圖5：MAQ430 / MAQ 470磁性角度傳感器磁感應拓撲

側(ce)軸(zhou)配(pei)置(zhi)增(zeng)加(jia)了(le)可(ke)選(xuan)的(de)機(ji)械(xie)選(xuan)件(jian)
，並(bing)使(shi)設(she)計(ji)更(geng)加(jia)緊(jin)湊(cou)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)冗(rong)餘(yu)以(yi)確(que)保(bao)安(an)全(quan)的(de)係(xi)統(tong)

，側(ce)軸(zhou)模(mo)式(shi)還(hai)允(yun)許(xu)將(jiang)兩(liang)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)圍(wei)繞(rao)磁(ci)體(ti)軸(zhou)線(xian)相(xiang)對(dui)於(yu)彼(bi)此(ci)布(bu)置(zhi)在(zai)90°或180°的位置。

對於不需要絕對位置的應用

，可以采用多極環形磁體來提高傳感器的有效分辨率。傳感器檢測磁環上每個磁極對的360°磁旋轉。 liru
，zaidianjihuanxiangyingyongzhong，cihuanshangdejishukeyiyuzhuanzidejishupipei。chuanganqikeyicunchuketiaopianyiliang，zheyang，zaidianjishengchanqijian，chuanganqicijikeyiyuzhuanzicijiduiqi。

MAQ470和 MAQ430磁性角度傳感器均符合AECQ 等級1標準，並支持-40至+ 125°C的工作溫度，可以滿足上述典型的汽車座艙和車身係統要求。這些器件采用16引腳QFN 3mmx3mm塑料封裝，側麵鍍錫以輔助生產焊點檢查。

MagAlpha MAQ470和 MAQ430傳感器提供了高度可靠且無接觸的方法來測量汽車係統中的角度、位置和速度。其尺寸緊湊、角度輸出格式多樣、磁體位置拓撲靈活，可以輕鬆實現經濟高效的角度傳感器和電機控製器。

來源：MPS，作者：Dave Baker, MPS Sensor Division

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