小尺寸，低成本，高精度

對(duì)軸&離軸多種組合，高柔韌性

2025年3月13日消息，專注于 AMR（各向異性磁阻）和 TMR（隧道磁阻）技術(shù)的磁傳感器制造商江蘇多維科技有限公司 (MultiDimension Technology Co., Ltd.，簡(jiǎn)稱“MDT”) 為滿足人形、犬型等機(jī)器人關(guān)節(jié)的閉環(huán)控制要求，推出多種基于TMR磁阻芯片的磁編碼器方案。方案可以滿足對(duì)軸和離軸多種組合使用，對(duì)安裝要求低，具有小尺寸、低成本、高精度的特點(diǎn)。

磁編碼器方案一

一、對(duì)軸磁編碼器方案

對(duì)軸磁編碼器方案常規(guī)用于直流電機(jī)軸端角度檢測(cè)，配合單對(duì)極充磁磁鐵和一顆TMR3110或TMR3111來(lái)實(shí)現(xiàn)。

TMR3110、TMR3111具有自校準(zhǔn)功能，配合單對(duì)極充磁磁鐵，可以達(dá)到0.05°的絕對(duì)角度精度，滿足40000RPM的轉(zhuǎn)速需求。

TMR3110、TMR3111有SPI，ABZ和PWM輸出方式，滿足客戶多種通訊接口需要。

其中，TMR3111D采用DFN10L（3mm × 3mm × 0.75mm）小尺寸封裝，能夠節(jié)約用戶的PCBA布板空間。

圖1 對(duì)軸磁編碼器方案原理圖

圖2 TMR3110所測(cè)磁場(chǎng)角度定義（頂視圖）

磁編碼器方案二

二、離軸磁編碼器方案 離軸方案常用于無(wú)框力矩電機(jī)端角度檢測(cè)和減速器輸出端角度檢測(cè)。配合單對(duì)極充磁的磁環(huán)和線性TMR磁阻芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。 4顆TMR2615線性芯片按圖3所示，在磁環(huán)外圈排列，排列相位為90°，通過(guò)4顆TMR2615的相互補(bǔ)償，可以有效降低軸向和徑向抖動(dòng)帶來(lái)的偏差。采用江蘇多維科技的角度運(yùn)算芯片MDT3259，可以自校準(zhǔn)4顆TMR2615的輸出信號(hào)，輸出絕對(duì)角度信號(hào)，有SPI，ABZ和PWM輸出方式，滿足客戶多種通訊接口需要。該方案可以滿足±0.15°的離軸絕對(duì)角度精度， 3000RPM以上的轉(zhuǎn)速需求。 TMR2615是江蘇多維科技的線性TMR芯片，有DFN3L (1.6 mm × 1.6 mm × 0.5 mm) 小尺寸封裝，其水平方向敏感，在單磁環(huán)離軸方案中，可以大大降低客戶的整體機(jī)構(gòu)厚度，也節(jié)約了客戶的PCBA布板空間。 MDT3259是一顆角度編碼器信號(hào)調(diào)理芯片，可以把正余弦電壓芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號(hào)，且具有多階諧波校準(zhǔn)功能，采用DFN24L(4mm × 4mm × 0.75mm)封裝。

圖3 離軸磁編碼器方案原理圖

圖4 推薦電路圖

磁編碼器方案三

三、雙對(duì)軸TMR3110/3111組合方案

針對(duì)直流電機(jī)和行星減速器組合的機(jī)器人關(guān)節(jié)方案，雙對(duì)軸TMR3110/3111組合方案安裝簡(jiǎn)單、成本低，江蘇多維科技推出單對(duì)級(jí)磁鐵磁屏蔽方案，可以有效消除輸入輸出軸端的兩顆單對(duì)極磁鐵相互影響。在組合使用中滿足±0.15°的絕對(duì)角度精度需求。

圖5 雙對(duì)軸TMR3110/3111組合方案原理圖

磁編碼器方案四

四、單對(duì)極磁鐵對(duì)軸+單對(duì)極磁環(huán)離軸組合方案

針對(duì)直流電機(jī)和行星減速器的機(jī)器人關(guān)節(jié)方案，單對(duì)極磁鐵對(duì)軸（TMR311x）+ 單對(duì)極磁環(huán)離軸（TMR2615×4 + MDT3259組合方案）結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。通過(guò)增加磁屏蔽，可有效消除磁鐵和磁環(huán)的相互影響。在組合中滿足±0.15°的絕對(duì)角度精度需求。

圖6 單對(duì)極磁鐵對(duì)軸+單對(duì)極磁環(huán)離軸組合方案原理圖