C-TW39 TMR-Winkelsensor – kompakt und präzise

Der iC-TW39 von iC-Haus bietet höchste Messgenauigkeit für absolute und inkrementelle Systeme - kompakt, robust und mit großen Montagetoleranzen. Ideal für Motor-Feedback & On-Axis-Anwendungen! Live-Demo: Embedded World, Stand 4-370!

iC-TW39: 24-Bit-TMR-Winkelsensor

iC-TW39 ist ein universeller TMR-Winkelsensor für On-Axis-Anwendungen, insbesondere für Motor-Feedback-Systeme. Der Baustein eignet sich für hochauflösende inkrementelle und absolute Messsysteme und unterstützt auch Multiturn-Applikationen.

Der innovative 24-Bit-TMR-Sensor nutzt einen magnetischen Tunnelwiderstand, um dem Feldvektor eines rotierenden Magneten am Wellenende zu folgen: Der Widerstand ändert sich hierbei proportional zur Magnetisierungsrichtung, so dass 360 Grad sehr genau erfasst werden.

Der TMR-Winkelsensor bietet gegenüber herkömmlichen Hall-Sensoren mehrere Vorteile: Aufgrund der hohen Empfindlichkeit im Vergleich zu Hall-Sensoren sind größere Arbeitsabstände möglich, was ein größeres Axialspiel der Motorachse und größere Anbautoleranzen erlaubt. Der beim iC-TW39 vorhandene quantenmechanische Tunneleffekt bedingt hohe Ausgangsspannungen für das TMR-Ausgangssignal, das mehrere Hundert Millivolt erreicht (typisch 500 mV bei einer magnetischen Flussdichte von 50 mT). Somit ist keine aufwendige Verstärkung des Signals notwendig, was ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis bedingt. Weitere große Vorteile sind der niedrige Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung, der niedrige Offset-Drift sowie die extrem hohe Winkelgenauigkeit, bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme.

Durch den Einsatz eines hochauflösenden On-Chip-Interpolators mit digitaler Filterung und automatischer Fehlerkorrektur gewährleistet der iC-TW39 minimale Winkelfehler von nur ±0,15° (INL) und einen exzellenten Positionsjitter (z.B. ±2% bei 2.500 cpr) bei einem bisher unübertroffen niedrigen Positionsrauschen im Stillstand. Auch die langen Latenzzeiten, die bei herkömmlichen Hall-Sensoren auftreten, spielen bei der TMR-Technologie keine Rolle: Mit nur 1,5 µs reagiert der Sensor nahezu verzögerungsfrei.

Einfach zu kalibrieren, zuverlässig im Betrieb

Um die hohen Winkelgenauigkeiten innerhalb praktikabler Montagetoleranzen zu erreichen, ist das intelligente System-on-Chip in der Lage, TMR-Sensorsignale automatisch einzumessen und primäre Signalfehler zu kompensieren. Neben der Kalibrierung auf Knopfdruck stehen optional permanente Autokorrekturen zur Verfügung. Damit ist es ein Leichtes, einen Offsetdrift über die Temperatur zu kompensieren und die hohe Messgenauigkeit in Daueranwendungen zuverlässig aufrecht zu erhalten. Unkorrigierte Restfehler oder unplausible Abweichungen können mit dem Chip zudem einfach digital überwacht und an die Steuerung gemeldet werden – eine Funktionalität, die für die vorausschauende Wartung und Antriebsüberwachung immer gefragter ist.

Schnelle Datenverarbeitung und Kommunikation

Die schnelle Datenverarbeitung aktualisiert die absolute Winkelposition alle 20 ns für die sofortige Ausgabe über BiSS oder SSI. Zusätzlich stehen inkrementelle ABZ-Signale mit Auflösungen von 1 bis 65.536 Zyklen pro Umdrehung oder alternativ UVW-Kommutierungssignale für 1- bis 32-polige Motoren zur Verfügung. Der Baustein iC-TW39 kann über die bidirektionale BiSS-Schnittstelle oder über SPI einfach konfiguriert werden.

Typische Anwendungen für den iC-TW39 von iC-Haus sind die hochauflösende Winkelmessung, bürstenlose Motorkommutierung, Ansteuerung von Servomotoren sowie Inkremental- und Absolutwertgeber.

Der Sensor ist für Betriebstemperaturen von -40 bis +125°C ausgelegt. Der Baustein benötigt eine Versorgungsspannung von typisch 3,3 V und hat eine Stromaufnahme von typisch 30 mA. Der iC-TW39 kann eingesetzt werden, um Diametralmagnete zu detektieren. iC-Haus bietet als Referenz-Magnete Targets mit einem Durchmesser von Ø 9 oder Ø 14 mm an (MAG-4000 bzw. 4001).

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