česky english Vítejte, dnes je úterý 18. leden 2022

Z aktuálního vydání: Kalibrovat ano. Ale ne kvůli 3D snímačům polohy

DPS 1/2022 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek
01.jpg

Jestliže je prostor okolo nás trojrozměrný, měly by jej stejně vnímat i samotné elektronické systémy. U nových snímačů polohy TMAG5170 vybavených rozhraním SPI však vedle lineárního měření ve 3D či Hallova jevu půjde také o řadu dalších funkcí v čele s dosahovanou přesností. A ta není vůbec malá.

Spolehlivě, ale i rychle

Ve společnosti Texas Instruments představili nejpřesnější prvek své třídy loni v říjnu [1]. Jeho pole působnosti bude skutečně široké a zahrnuje kupříkladu robotické paže, řízení motorů u mobilních robotů, senzory přiblížení, serva, akční členy, robotické sekačky na trávu, vysavače, pračky a sušičky, čidla používaná ve dveřních či okenních systémech a spoustu další chytré elektroniky. Flexibilní integrované obvody TMAG5170 v provedení typu VSSOP s osmi vývody a o rozměrech jen 3,0 × 3,0 mm zde reagují na složky magnetického pole v osách x, y a také z, zatímco pokaždé odlišují oba póly magnetu. Tomu pak bude vždy odpovídat i výstupní kód analogově-číslicového převodníku, kladně nebo záporně. Tři nezávislé Hallovy snímače máme díky preciznímu signálovému řetězci provázány s vlastním 12bitovým A/D převodníkem, kde výrobce vedle nízkého driftu dále podporuje vzorkování s rychlostí až 20 ksps. Ke kompenzaci ujíždění parametrů pak na systémové úrovni poslouží přítomné teplotní čidlo.

vyvoj-1 (jpg)
Obr. 1 Nová čidla od TI se uplatní během přesného řízení v reálném čase. Jejich celková chyba při pokojové teplotě dosahuje ±2,6 % [1]

S ohledem na vývojáře

Řešení s obvody TMAG5170 rovněž pamatuje na vlastní jednotku pro výpočet úhlů (CORDIC) s plnohodnotnou informací v rozsahu 360°, a to jak pro obvody umístěné při měření v ose magnetu, tzv. On-Axis, nebo také mimo ni (Off-Axis). Ke kalkulaci pak dochází na základě dvou os volených uživatelem, zatímco se pod zmírněním vlivu systémových zdrojů odchylky u součástky dále podepisuje korekce zesílení či offsetu. Jak jsme již předeslali, novinky od Texasu bude možné konfigurovat prostřednictvím rozhraní SPI a zajistit přitom libovolnou kombinaci os v návaznosti na měření teploty. Přesnost, ale též propustnost systému je možné dále optimalizovat. Užitečný bude rovněž speciální negovaný I/O vývod s označením ALERT pro účely přerušení nebo ze strany mikrokontroléru také k odstartování dalšího převodu. S ohledem na konkrétní požadované funkce a třeba i další snižování spotřeby energie lze celou součástku provozovat v několika pracovních režimech. Např. v módu „Wake-up & Sleep“ se nám struktura pro účely měření vždy probouzí v předem stanovených intervalech mezi 1 a 1 000 ms a výrobce pro ni definuje odběr 1,5 μA. U režimu hlubokého spánku ale dokážeme klesnout ještě více, a to až na typických pět nanoampér. Za zmínku stojí též různé diagnostické funkce pro detekci a hlášení selhání jak na úrovni systému, tak i samotné součástky. Nechybí zde ani podpora CRC či možnost volby ze dvou různých fyzických provedení prvku právě s ohledem na jeho rozsahy, od ±25 mT až do ±300 mT. Příjemným bonusem pak může být i rozsah teplotní, který zasahuje až do +150 °C.

vyvoj-2 (jpg)
Obr. 2 Způsob využití obvodů TMAG5170 z principu neskýtá žádné záludnosti [2]

vyvoj-3 (jpg)
Obr. 3 Pohled do zákulisí odhalí též přítomné teplotní čidlo určené ke kompenzaci [2]

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik