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基于MLX90316芯片和SPI接口实现位移传感器的设计

发布日期:2021-04-16 04:34

  是目前位移测量技术的重要发展方向之一,这是由于非接触测量方法具有高速、不接触被测物体等优点。传统的接触式位移或电压输出。为实现测量位移目的而设计的电位器,要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。非接触式位移传感器种类繁多,如时栅位移传感器、线位移差分传感器、容栅位移传感器、式位移传感器等,这些传感器的精度高,但结构复杂、成本高,对被测物体运动速度还附加了限制,如必须运行平稳、无突变和相对低速等。

  本文从工程应用的角度,设计了一种基于磁敏技术的位移传感器,该传感器在精度、抗震、耐用度等方面有了成功的改善。

  MLX90316是一种线性霍尔芯片,在霍尔效应传感器上增加集成磁场集中器(IMC)的单片集成传感芯片。能够在单点感应到磁通量的所有3个分量,因此,可以得到360°的旋转位置值,通过多种模式输出准确度很高的线性绝对位置信号,并且成本低廉,安装简便。而普通的水平(或者平面)霍尔传感器只能感应垂直于IC表面的磁通量。

  MLX90316芯片前端是采用Triaxis霍尔技术的传感器。由霍尔传感器得到的二路正交的模拟信号经过放大处理后,经过14 bit微分型A/D转换器进入芯片微处理器(DSP),再经过16 bit DSP处理之后的数字信号分3路输出。MLX90316输出具有12 bit角度分辨率,10 bit角度精度,并且在一定程度上可以避免外围温度变化对输出精度的影响。MLX90316具有3种输出:由12 bit D/A转换为模拟量输出;频率为100 Hz“1 000 Hz的PWM输出;数字模式下利用串行通信协议输出(SPI)。

  基于磁敏技术的位移传感器主要由3个部分组成,前端角度信号采集、数据处理单元、数据通讯单元,具体的功能框图如图1所示。

  磁敏角度感应器选用MLX90316,它将位移所导致的磁铁磁场转动的角度转换为磁敏角度。

  微处理器单元通过SPI接口与MXL90316进行数据通信,用于完成磁敏角度数据的接收,由于接收到的是磁场转换的角度,所以通过建立数学模型,结合轮毂直径等因素,将磁敏角度换算为拉线的位移。传感器的所有任务最终都挂在实时操作系统μC/OS-II上运行,因此不仅要考虑微控制器的内部资源,还要看其可移植性和可扩展性。LPC2136是Phlips公司生产的32 bitARM7TDMI-S微处理器,嵌入256 KB高速Flash存储器。采用3级流水线技术,取指、译码和执行同时进行,能够并行处理指令,提高CPU运行速度。由于具有非常小的尺寸和极低的功耗,抗干扰能力强,适用于各种工业控制。

  数据通信单元设计了1路RS485通信接口,负责接收来自应用系统的命令、向应用系统返回采集的位移结果。

  MLX90316具备1路SPI接口,用于角度信号的数据,由于串行通信的输出信号直接来自于内部DSP输出,SPI输出模式更稳定,误差更小,并且具有更高的抗干扰能力,在本设计中,选用SPI接口,具体的硬件接口连接电路如图2所示。在图2中,MLX90316的SPI 3根线口连接。SPI(Serial Protocol Interface)总线接口是一种同步串行外设接口。这是一个4根信号线的串行接口协议,包括主、从两种模式。这4根信号线分别是:时钟线(SCK)、数据输入线(MISO)、数据输出线(MOSI)和从设备使能线(/SS)。

  SPI接口中,LPC2136作为主控端,MLX90316作为从属端。SPI通信模块主要让LPC2136读取MLX90316的磁敏角度,SPI的通信过程为:主控端先输出一个0xAA以及一个0xFF作为通信起始信号,接着输出8个0xFF,而从端会同时输出2个0xFF、4 B的角度信号以及4个0xFF,从而完成一次数据通信。具体的通信时序如图3所示。

  RS485总线以其结构简单、通信速率高、传输距离远等诸多优点,在工业控制系统中得到了广泛应用。它采用平衡发送和差分接收方式实现通信,发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出,经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线,又是差分传输,所以有极强的抗共模干扰的能力,总线收发器灵敏度很高。

  在基于磁敏技术的位移传感器中设计了一路RS485信号输出,RS485接口芯片采用MAX3485,用于与应用系统进行位移数据交换。如图4所示,为了确保数据通信的可靠性,通信接口采用了光电隔离芯片6N137。

  MLX90316采集旋转的角度数据,ARM根据获取的角度数据,通过建立数学模型计算为直线位移数据。ARM通过RS485通信接口与应用系统的设备进行通信,将接收来自应用系统设备的命令,并将采集到的位移信号反馈给应用系统。

  其中,R为引起MLX90316角度变换的线性位移距离角度变换的中心半径,φ为直线的旋转的角度,L为直线 工程应用与结论

  水平磁通量均匀的磁铁都可以使用,磁铁的大小和材料并不重要。在机械、磁场和热容限之内,水平磁通量必须在20-70 mT(例如,45 mT±25 mT)范围以内。

  在气隙问题上,如果距离IC表面的实际气隙大于7.5 mm,环形磁铁要优于盘形磁铁。磁铁可以放在轴的末端,使用环形磁铁时可以绕在轴上。也可以使用特殊的磁铁设计,获得旋转

  技术的堤坝位移智能检测系统”中,本传感器用于堤坝根石位移采集。利用RSS485总线个监测点组成星型网络,从试验结果可以看出,该传感器克服传统拉线式位移传感器的易磨损、分辨力差、阻值偏低、高频特性差等缺点,提高了测量精度。责任编辑:gt

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  MAX25014ATG/V+ MaximIntegrated MAX25014汽车级4通道背光驱动器

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  VIPER318LDTR STMicroelectronics VIPer31高压转换器

  oelectronicsVIPer31高压转换器在紧凑型SO-16封装中集成了800V抗雪崩、坚固型功率MOSFET,具有PWM电流模式控制。800V击穿支持较宽的输入电压范围,并可减小DRAIN缓冲电路的大小。VIPer31具有极低功耗,且可在轻负载时采用脉冲频率调制模式运行,因此符合极为严格的节能标准。OVP和UVP引脚分别提供过压和欠压保护,具有独立和可设置的干预阈值。UVP还可用作整个SMPS的禁用输入,具有超低剩余输入功耗。集成有HV启动、检测FET、误差放大器和带抖动的振荡器,因此只需极少元件即可设计完整的应用。 VIPer31高压转换器具有-40C至+150C宽工作温度范围,支持反激式、降压和降压-升压拓扑结构。 特性 800V抗雪崩、坚固型功率MOSFET,覆盖超宽VAC输入范围 嵌入式HV启动与传感FET 电流模式PWM控制器 850mA漏极电流限制保护 (OCP) 宽电源电压范围:4.5V至30V 空载时:...

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  MAX20006EAFOB/VY+ Maxim Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器

  Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器集成了高侧和低侧MOSFET。MAX2000xE可提供高达8A电流,输入电压范围为3.5V至36V,空载时静态电流仅为15A。通过观察RESET信号,用户可以监控电压质量。掉电情况下,MAX2000xE转换器以98%占空比运行,保持正常工作。得益于以上特性,MAX2000xE汽车用降压转换器非常适合用于汽车应用。 Maxim MAX2000xE汽车用降压转换器提供5V、3.9V或3.3V固定输出电压,器件内部具有补偿功能,可实现出色的瞬态响应。开关频率选项为400kHz或2.1MHz。该器件具有15A超低静态电流,可提供强制固定频率模式和跳跃模式。通过引脚可选 (SSEN) 扩频协助设计人员进行EMC管理。 MAX20004E/MAX20006E/MAX20008E采用小型3.5mm x 3.75mm 17引脚FC2QFN封装,仅需极少外部元件。 特性 多功能、小尺寸 VIN工作范围:3V至36V 跳跃模式下的静态电流为15A 同步直流-直流转换器,具有集成式FET 开关频率:400kHz至2.1MHz ...

  RST 输出 NVRAM监督员为外部LPSRAM 芯片使能选通(STM795只)用于外部LPSRAM( 7 ns最大值丙延迟) 手册(按钮)复位输入 200毫秒(典型值)吨 REC 看门狗计时器 - 1.6秒(典型值) 自动电池切换 在STM690 /795分之704/804分之802/八百零六分之八百零五监督员是自载装置,其提供微处理器监控功能与能力的非挥发和写保护外部LPSRAM。精密电压基准和比较监视器在V

  4C是一款精密3.3 V和5.0 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现22μA的典型静态电流。输出电压精确到±2.0%,在满额定负载电流下最大压差为600 mV。内部保护,防止输入电源反向,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 NCV8664C与NCV4264,NCV4264-2,NCV4264-2C引脚和功能兼容,当需要较低的静态电流时可以替换这些器件。 特性 优势 最大30μA静态电流100μA负载 符合新车制造商最大模块静态电流要求(最大100μA)。 极低压降600 mV(最大值)150 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 保护: -42 V反向电压保护短路保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部元件来实现保护。 5.0 V和3.3V固定输出电压,输出电压精度为2% AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 信息娱乐,无线电 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  0B是一款精密极低Iq低压差稳压器。典型的静态电流低至28μA,非常适合需要低负载静态电流的汽车应用。复位和延迟时间选择等集成控制功能使其成为微处理器供电的理想选择。它具有5.0 V或3.3 V的固定输出电压,可在±2%至150 mA负载电流范围内调节。 特性 优势 固定输出电压为5 V或3.3 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压,最高VBAT = 40 V 维持稳压电压装载转储。 输出电流高达150 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 延迟时间选择 为微处理器选择提供灵活性。 重置输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车网站和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为28 uA的低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100uA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 在空载条件下稳定 将系统静态电流保持在最低限度。...

  NCV8665 LDO稳压器 150 mA 低压差 低Iq 高PSRR

  5是一款精密5.0 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现30μA的典型静态接地电流。 NCV8665的引脚与NCV8675和NCV4275引脚兼容,当输出电流较低且需要非常低的静态电流时,它可以替代这些器件。输出电压精确到±2.0%,在满额定负载电流下最大压差为600 mv。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V固定输出电压,输出电压精度为2%(3.3 V和2.5 V可根据要求提供) 能够提供最新的微处理器 最大40 A静态电流,负载为100uA 满足100μA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 保护: -42 V反向电压保护短路 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 AEC-Q100合格 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  4是一款精密5.0 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现典型的22μA静态接地电流。输出电压精确到±2.0%,在满额定负载电流下最大压差为600 mV 。 内部保护,防止输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 NCV8664的引脚和功能与NCV4264和NCV4264-2兼容,当需要非常低的静态电流时,它可以替代这些部件。 特性 优势 负载100μA时最大30μA静态电流 会见新车制造商最大模块静态电流要求(最大100μA)。 保护: -42 V反向电压保护短路保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 极低压降电压 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3V固定输出电压,2%输出电压精度 AEC-Q100合格 汽车 应用 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 信息娱乐,无线电 电路图、引脚图和封装图...

  NCV8675 LDO稳压器 350 mA 低压差 低Iq 高PSRR

  5是一款精密5.0 V和3.3 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为350 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现34μA的典型静态接地电流。 内部保护免受输入瞬态,输入电源反转,输出过流故障和芯片温度过高的影响。无需外部元件即可实现这些功能。 NCV8675引脚与NCV4275引脚兼容,当需要非常低的静态电流时,它可以替代该器件。对于D 2 PAK-5封装,输出电压精确到±2.0%,对于DPAK-5封装,输出电压精确到±2.5%,在满额定负载电流下,最大压差为600 mV。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2%或2.5% 能够提供最新的微处理器 负载为100uA时最大34uA静态电流 满足100uA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 保护: -42 V反向电压保护短路 在任何汽车应用中都不需要外部组件来实现保护。 AEC-Q100 Qualifie d 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  4-2功能和引脚与NCV4264引脚兼容,具有更低的静态电流消耗。其输出级提供100 mA,输出电压精度为+/- 2.0%。在100 mA负载电流下,最大压差为500 mV。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流,负载为100μA 处于待机模式时可以节省电池寿命。 保护: - 42 V反向电压保护短路保护热过载保护 无需外部元件在任何汽车应用中都需要保护。 极低压差 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2% AEC-Q100合格 应用 终端产品 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  4是一款宽输入范围,精密固定输出,低压差集成稳压器,满载电流额定值为100 mA。输出电压精确到±2.0%,在100 mA负载电流下最大压差为500 mV。 内部保护免受45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压和2.0%输出电压精度 严格的监管限制 非常低的辍学 可以在低输入电压下启动时运行。 保护: -42 V反向电压保护短路保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 AEC-Q100合格 符合汽车资格标准 应用 终端产品 车身与底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  4-2C是一款低静态电流消耗LDO稳压器。其输出级提供100 mA,输出电压精度为+/- 2.0%。在100 mA负载电流下,最大压差为500 mV。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流,负载为100μ 在待机模式下节省电池寿命。 极低压降500 mV( max)100 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 故障保护: -42 V反向电压保护短路/过流保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2%,在整个温度范围内 AEC-Q100合格 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  2是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8772可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至24μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 Enable功能可用于进一步降低关断模式下的静态电流至1μA。 NCV8772包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 超低静态电流24μA典型 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过...

  0是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至21μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 NCV8770包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 非常广泛的Cout和E...

  MC33160 线系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...

  1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...

  是一款线 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:

  是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...