Startseite > Messen + Testen > Sensorik > Neuartiger 24-bit-On-Axis-TMR-Winkelsensor

IC-Haus auf der Sensor+Test

Neuartiger 24-bit-On-Axis-TMR-Winkelsensor

4. Mai 2023, 15:16 Uhr | Nicole Wörner

Der neue 24-bit-On-Axis-TMR-Winkelsensor iC-TW39von IC-Haus erreicht eine Leistung auf dem Niveau optischer Encoder, benötigt jedoch nur einen Bruchteil des Bauraums.

IC-Haus erreicht mit magnetischer Positionssensorik die Leistungsfähigkeit optischer Encoder-ICs und erschließt damit neue Anwendungen für hochauflösende Winkelsensoren, bei denen höhere Messgenauigkeit, Stabilität und Kostenoptimierung im Vordergrund stehen.

▶ Diesen Artikel anhören

Konkret stellt das Unternehmen auf der Sensor+Test seinen universellen TMR-Winkelsensor für On-Axis-Anwendungen vor, insbesondere für Motor-Feedback-Systeme. Der iC-TW39 eignet sich für hochauflösende inkrementelle und absolute Messsysteme und unterstützt auch Multiturn-Applikationen.

Der neuartige 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° sehr genau erfasst werden. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit im Vergleich zu Hall-Sensoren erlaubt der TMR-Winkelsensor größere Arbeitsabstände, 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 nötig, was ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis bedingt. Weitere Vorteile sind der niedrige Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung, der niedrige Offset-Drift sowie die 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 2500 cpr) bei einem laut Hersteller 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.

Um die hohen Winkelgenauigkeiten innerhalb praktikabler Montagetoleranzen zu erreichen, ist das 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 einfach, 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.

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.

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

IC-Haus, Halle 1, Stand 532, www.ichaus.de