По мере того, как основа конструкции автомобиля смещается от механических и гидравлических систем к электрическим и электронным, происходят значительные изменения и в системах измерения. Более старые линейные и поворотные датчики, основанные на потенциометрических и оптических измерениях, заменяются современными магнитными датчиками, которые не страдают от неточностей или преждевременных отказов из-за грязи, пыли и смазки, присутствующих в автомобиле.
Одной из технологий, определяющих развитие магнитных датчиков в автомобильной промышленности, являются датчики Triaxis® от компании Melexis. Этот современный подход к измерению уже находится в третьем поколении и принципиально нечувствителен к многочисленным рассеянным магнитным полям, встречающимся в современных автомобилях.
Однако проблема остается. В любой системе магнитного зондирования присутствует элемент нелинейности, вызванный такими факторами, как сам механизм зондирования, а также накопление механических допусков внутри механизма, который зондируется.
Для решения этой проблемы в устройствах серии Melexis MLX9037x, использующих процессоры позиционирования Triaxis®, предусмотрена встроенная компенсация линейности, что значительно повышает производительность системы измерения, критически важной для обеспечения точности, требуемой в современных требовательных автомобильных приложениях.
Новейшие устройства MLX90371 и MLX90372 предлагают диапазон от двух до 32 калибровочных точек, которые можно выбрать в зависимости от нелинейности приложения и требуемой точности выходного сигнала. Меньшее количество калибровочных точек может быть подходящим для приложений с низкой начальной нелинейностью, в то время как большее количество точек подходит для линейного перемещения с большим ходом или при наличии значительной начальной нелинейности.
Рисунок 1: Сравнение различных вариантов калибровки для линейного перемещения +/- 8 мм
Как видно на рисунке 1, увеличение количества калибровочных точек значительно улучшает нелинейность. Учитывая, что на графике используются две разные шкалы для 2 и 4 точек, а также для 16 и 32 точек, видно, что, хотя при 2-точечной калибровке можно ожидать ошибок нелинейности (NLE) до 28°, при 16- и 32-точечной калибровке они снижаются до максимальных значений в 1,25° и 0,8° соответственно.
Для проведения калибровки инженеры используют программатор PTC-04, специально разработанный для эффективной и точной калибровки семейств программируемых интегральных схем Melexis. Программатор очень похож на программатор EEPROM и требует лишь наличия ПК с портом связи RS-232 или USB. PTC-04 имеет собственный программируемый источник питания и может измерять напряжение и ток с 16-битным разрешением. Он также включает в себя множество вариантов конфигурации, что делает его подходящим для прототипирования и крупномасштабного производства, и может использоваться для программирования всех программируемых продуктов Melexis Triaxis, линейных датчиков Холла, защелок и переключателей.
Для калибровки одного из датчиков MLX90371/MLX90372 пользователям достаточно собрать калибровочную систему и подключить программатор PTC-04 к устройству через контакты питания, заземления и выхода. Перемещая магнит в несколько положений (до 32) и калибруя выходной сигнал датчика, можно компенсировать начальное нелинейное искажение и, таким образом, уменьшить его во время работы.
Процесс калибровки также позволяет адаптировать выходные данные к требованиям конкретного приложения. Например, помимо калибровки NLE, выходные данные могут быть запрограммированы таким образом, чтобы охватывать весь диапазон под любым углом для вращательного обнаружения или всю длину для линейного обнаружения, что гарантирует максимальное разрешение и точность датчика во всех областях применения.
Автор: Ник Чарнецки, директор по маркетингу — датчики положения и скорости, Melexis BV.
