RVIT-15角度傳感器線性化

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】RVIT-15角度傳感器事業(yè)部，張工。

RVIT-15角度傳感器用單軌直流電壓供電，在120°角度感應(yīng)范圍內(nèi)提供±3VDC (RVIT 15-60) 或4-20mA (RVIT15-120i) 輸出。RVIT-15采用四個(gè)印刷電路線圈和一個(gè)輕質(zhì)導(dǎo)電擾流板來實(shí)現(xiàn)超高性能和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。傳感器工作時(shí)，輕質(zhì)擾流板會(huì)隨著傳感器軸旋轉(zhuǎn)，從而改變印刷電路線圈的電感。產(chǎn)生的變化通過獲得專利的自動(dòng)處理電路加以精密測(cè)量。該信號(hào)隨后被轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)軸角度成正比的線性直流電壓輸出。絕對(duì)輸出旋轉(zhuǎn)式位移傳感器測(cè)量直角回轉(zhuǎn)閥、煙道擋板、堰門、信件分類裝置、輸送機(jī)檢查稱重系統(tǒng)、松緊調(diào)節(jié)臂張緊器，以及分匝繞組軸運(yùn)動(dòng)等各種其他應(yīng)用的位移。

從工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)到電子助力轉(zhuǎn)向和電機(jī)位置檢測(cè)，以監(jiān)控同軸或離軸布置的旋轉(zhuǎn)軸的角度。此應(yīng)用的任何成功的角度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)都需要包括離軸或同軸放置、氣隙、精度和溫度范圍等。特別是，最小化與溫度相關(guān)的角度誤差、未對(duì)準(zhǔn)和氣隙是最關(guān)鍵的目標(biāo)之一。

這些變量又與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)選擇有關(guān)，例如磁體尺寸、磁體同軸或離軸排列、磁體材料和機(jī)械公差。因此RVIT-15-120i角度傳感器足夠靈活，不會(huì)在誤差源處增加系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，磁角測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)主要的誤差來源。與RVIT-15-120i角度傳感器相關(guān)的誤差本質(zhì)上是非線性參數(shù)溫度漂移和噪聲。與磁場(chǎng)輸入相關(guān)的誤差是場(chǎng)強(qiáng)變化和場(chǎng)強(qiáng)非線性。

角度誤差是磁鐵的實(shí)際位置與RVIT-15-90i角度傳感器測(cè)得的磁鐵位置之間的偏差。該測(cè)量是通過讀取角度傳感器的輸出并將其與高分辨率編碼器進(jìn)行比較來完成的。完整旋轉(zhuǎn)的“聚合”角度誤差定義為角度精度誤差，并根據(jù)以下公式計(jì)算：角度精度誤差=Emax–Emin/2

換句話說它在0°到360°的范圍內(nèi)偏離了理想的直線。在設(shè)計(jì)中使用磁體時(shí)，磁輸入在整個(gè)旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)可能并不均勻，并且存在固有誤差。這些磁輸入誤差將導(dǎo)致系統(tǒng)中的測(cè)量誤差，這在考慮具有高固有磁誤差的側(cè)向或離軸設(shè)計(jì)時(shí)尤其重要，如果磁場(chǎng)輸入的誤差占主導(dǎo)地位，即使是最精確校準(zhǔn)的RVIT-15-60角度傳感器也會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果。在大多數(shù)情況下，即使是同軸磁設(shè)計(jì)也存在相對(duì)較大的未對(duì)準(zhǔn)問題。這個(gè)問題通常發(fā)生在生產(chǎn)線中用戶模塊的組裝過程中。這些磁誤差來源是不可避免的，減少這些誤差通常是不可能的或非常昂貴。

分析RVIT-15角度傳感器中的片載線性化功能：與RVIT-15-90i角度傳感器相關(guān)的誤差針對(duì)非線性和參數(shù)溫度漂移進(jìn)行了優(yōu)化，而噪聲性能可以針對(duì)使用片上濾波進(jìn)行優(yōu)化。

RVIT-15-120i通過使用線性化末端制造位置補(bǔ)償這些誤差來解決這個(gè)問題。 具體來說，它顯示了如何通過線性化將與磁輸入相關(guān)的±20°以上的誤差降低到±0.3°，大約提高了65倍。這種線性化可以基于RVIT-15-120i角度傳感器周圍的目標(biāo)磁體的單次旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)來完成。從該旋轉(zhuǎn)讀取的角度數(shù)據(jù)用于生成線性化系數(shù)，然后將其存儲(chǔ)到片上，以最終優(yōu)化該磁性系統(tǒng)的特定角度傳感器。

RVIT-15-120i角度傳感器分段線性化和諧波線性化。分段線性化是一種可編程功能，它允許調(diào)整角度傳感器的傳輸特性，以便角度傳感器可以輸出施加磁場(chǎng)矢量角度的線性變化作為相應(yīng)的線性角度增量。這種線性化是對(duì)從磁體圍繞角度傳感器旋轉(zhuǎn)一圈收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行的。

兩種技術(shù)的比較測(cè)試表明，雖然分段線性化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更短的處理時(shí)間，但其校正正弦誤差項(xiàng)的能力有限。諧波線性化技術(shù)在這方面可以做得更好。此外，諧波線性化方法的靈活性——尤其是改變所用校正諧波數(shù)量的能力——允許用戶在計(jì)算時(shí)間和誤差性能之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。測(cè)試表明，應(yīng)用線性化技術(shù)后，±20°的角度誤差可以降低到±0.3°以內(nèi)。