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iC-MH
12 BIT HALL WINKEL-ENCODER
EIGENSCHAFTEN
Echtzeitsystem für Drehzahlen bis 120 000 U/min
Integrierte Hallsensoren mit automatischer
Offsetkompensation
4-fach Sensoranordnung für fehlertolerante Justage
Amplitudenregelung für optimalen Arbeitspunkt
Interpolator mit 4096 Winkelschritten / Auflösung besser 0.1°
Auflösung, Hysterese, Flankenabstand, Nullposition und
Drehrichtung programmierbar
Inkrementelle Ausgabe der Sensorposition bis 8 MHz
Flankenrate
RS422-kompatible Encodersignale AB mit Index Z
Kommutierungssignale UVW für EC-Motoranwendungen
Serielles Interface zur Datenausgabe und Konfigurierung
SSI-kompatibler Ausgabemodus
Integrierte ZAP-Dioden für Baustein-Setup und OEM-Daten,
über serielles Interface programmierbar
Signalfehler (z. B. Magnetverlust) auch über serielles Interface
auslesbar
Erweiterter Temperaturbereich von -40 bis +125 °C
BLOCKSCHALTBILD
P T E
N E R R
M A
S L O
S L I
Copyright © 2008 iC-Haus
+ 5V
V P A
B
B
TEST
HALL SENSOR
2
SIN + COS
AMPLITUDE
CORRECTION
ERROR MONITOR
AMPL CONTROL
0x00
0x0F
0x10
0x1F
0x77
0x7F
SERIAL
INTERFACE
RAM
V N A
+ 5V
V P D
B
B
CONVERSION
LOGIC
SINE-TO-DIG
2
PHASE
SHIFT
SINE-TO-COM
iC-MH
BIAS/VREF
V N D
Ausgabe B1, Seite 1/23
ANWENDUNGEN
Digitale Winkelsensorik 0...360°
Inkrementelle Winkel-Encoder
Absoluter Winkel-Encoder
Bürstenlose Motoren
Motor-Feedback
Drehzahlmessung
GEHÄUSE
QFN28 5 x 5 mm²
A
B
Z
RS422
U
V
W
INCR INTERFACE
16 Byte ZROM
V Z A P
ZAP CONTROL
ZAPROM
C301107-2
http://www.ichaus.com
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltszusammenfassung für iC-Haus iC-MH
- Seite 1 INCR INTERFACE iC-MH 0x00 0x0F 16 Byte ZROM 0x10 S L O 0x1F S L I 0x77 V Z A P ZAP CONTROL 0x7F SERIAL INTERFACE BIAS/VREF ZAPROM V N A V N D C301107-2 Copyright © 2008 iC-Haus http://www.ichaus.com...
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Seite 2: Pinbelegung
12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 2/23 KURZBESCHREIBUNG Der 12-Bit Winkel-Encoder iC-MH ist ein Positions- Die Kommutierungsschnittstelle mit den Signalen U, sensor mit integrierten Hall-Sensoren zur Abtastung V und W stellt 120° phasenverschobene Signale eines Permanentmagneten. Die Signalaufbereitung zur Blockkommutierung bereit. -
Seite 3: Thermische Daten
12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 3/23 GRENZWERTE Keine Zerstörung, Funktion nicht garantiert. Kenn- Formel- Benennung Bedingungen Einh. zeichen Min. Max. G001 V() Versorgungsspannung an VPA, VPD -0.3 G002 V(VZAP) Zap Spannung -0.3 G003 V() Spannung an A, B, Z, U, V, W, MA, -0.3... - Seite 4 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 4/23 KENNDATEN Betriebsbedingungen: VPA,VPD = 5 V ±10 %, Tj = -40...125 °C, IBM auf 200µA justiert, 4 mm NdFeB Magnet, wenn nicht anders angegeben Kenn- Formel- Benennung Bedingungen Einh. zeichen Min.
- Seite 5 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 5/23 KENNDATEN Betriebsbedingungen: VPA,VPD = 5 V ±10 %, Tj = -40...125 °C, IBM auf 200µA justiert, 4 mm NdFeB Magnet, wenn nicht anders angegeben Kenn- Formel- Benennung Bedingungen Einh. zeichen Min.
- Seite 6 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 6/23 KENNDATEN Betriebsbedingungen: VPA,VPD = 5 V ±10 %, Tj = -40...125 °C, IBM auf 200µA justiert, 4 mm NdFeB Magnet, wenn nicht anders angegeben Kenn- Formel- Benennung Bedingungen Einh. zeichen Min.
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Seite 7: Übersicht
12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 7/23 Registerbelegung ÜBERSICHT Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Hall-Signalaufbereitung 0x00 GAING(1:0) GAINF(5:0) 0x01 ENAC GCC(6:0) 0x02 VOSS(6:0) 0x03 VOSC(6:0) 0x04 HCLH... - Seite 8 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 8/23 ÜBERSICHT Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Identifikation (0x78 bis 0x7B read-only) 0x78 Bausteinkennung - 0x4D (’M’) 0x79 Bausteinkennung - 0x48 (’H’) 0x7A Revisonskennung - 0x5A (’Z’)
- Seite 9 Bor (NdFeB) oder Samarium-Cobalt (SmCo). Der Durchmesser des Magnetzylinder sollte im Bereich von 3 bis 6 mm liegen. Der iC-MH besitzt vier für die Winkelbestimmung an- gepasste Hall-Sensoren, die das magnetische Feld in eine messbare Hallspannung umwandeln. Es wird ausschließlich die z-Komponente des Magnetfeldes ausgewertet, wobei die Feldlinien in entgegengesetz- ter Richtung durch zwei gegenüberliegende Hall-Sen-...
- Seite 10 C041007-3 C041007-1 Bild 5: Verlauf der analogen Sensorsignale mit dem Drehwinkel Bild 4: Nullstellung des Magneten Hall-Signalaufbereitung Der Baustein iC-MH verfügt über einen Signalabgleich, GAINF(5:0) Adr 0x00; Bit 5:0 der Signal- und Justagefehler ausgleichen kann. Die 0x00 1,000 Hallsignale werden in zwei Stufen verstärkt. Zunächst...
- Seite 11 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 11/23 Nach dem Einschalten wird die Verstärkung so lange Im Stromsparmodus kann die Stromaufnahme der erhöht, bis die Sollamplitude erreicht wird. Bei einer Hallsensoren geviertelt werden. Dadurch reduziert Änderung der Eingangsamplitude durch Vergrößerung...
- Seite 12 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 12/23 Testmodi für den Signalabgleich Für den Signalabgleich verfügt der iC-MH über meh- durch Abgleich von Offset, Verstärkung und Amplitu- rere Testeinstellungen, um interne Referenzgrößen denverhältnis beeinflusst werden. sowie die verstärkten Hallspannungen der einzel- nen Sensoren an den äußeren Anschlüssen A, B,...
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Seite 13: Bias-Einstellung
-2 V C141107-1 MECHANISCHE JUSTAGE Bild 11: Lissajous-Figur im Idealfall Eine Justage des iC-MH zum Magneten kann in den Testmodi Analog SIN und Analog COS erfolgen, bei denen die Hallsignale der einzelnen Hallsensoren bei rotierendem Magneten betrachtet werden. SIGNALABGLEICH ÜBER ANALOGGRÖSSEN... - Seite 14 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 14/23 ben die Sinus- und Kosinusanalogwerte als Lissajous- VOSS Figur einen exakten Kreis, wie in Bild 11 gezeigt. Bei Raumtemperatur und abgeschalteter Amplituden- regelung (ENAC = 0) wird die Grobeinstellung der Ver- stärkung GAING so gewählt, dass bei einer mittle-...
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Seite 15: Signalabgleich Über Inkrementalsignale
12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 15/23 Nach durchgeführtem Abgleich sollte ein Signal gemä- Die unterschiedlichen Einflussmöglichkeiten der Para- ss Bild 11 vorliegen meter VOSS, VOSC und GCC auf die Flankenpositio- nen der Inkrementalsignale A und B sind in Bild 16 Abschließend kann die Amplitudenregelung (ENAC... - Seite 16 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 16/23 Sinus/Digital-Wandler 100% Der Baustein iC-MH integriert zwei getrennte Sinus/Di- gital-Wandler. Ein hochauflösender 12-Bit-Wandler für die Inkrementalsignale ABZ kann in weiten Bereichen der Auflösung programmiert werden und erzeugt Qua- dratursignale selbst bei höchster Drehzahl und höchs- ter Auflösung.
- Seite 17 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 17/23 Am Umkehrpunkt bei +10° wird noch zunächst die ent- Blickrichtung auf den Magneten und der Gehäuse- sprechende Flanke an A generiert. Sobald ein Win- oberseite. In der Einstellung CCW muss für zuneh- kel von 1,4°...
- Seite 18 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 18/23 Ausgangstreiber Es stehen sechs RS422-kompatible Ausgangstreiber PSIN zur Verfügung, die für die Inkrementalsignale und PCOS Kommutierungssignale konfiguriert werden können. Folgende Tabelle über die Registerbits CFGO gibt eine Übersicht über die möglichen Einstellungen.
- Seite 19 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 19/23 CFGDR(1:0) Adr 0x05; Bit 1:0 lung CFGDR = ’10’, die sich für längere Leitungen in elektromagnetisch sensibler Umgebung auszeichnet. 10 MHz 4 mA (default) Bei mittleren Übertragungsraten mit begrenzter Trei- 10 MHz 60 mA 300 kHz 60 mA berfähigkeit bietet sich die Einstellung CFGDR = ’11’...
- Seite 20 12 BIT HALL WINKEL-ENCODER Ausgabe B1, Seite 20/23 DLEN Adr 0x43; Bit 3:0 CFGRES = ’00000000’, 4 CFGRES = ’00000001’, 8 CFGRES = ’0000001x’, 12 bis 16 CFGRES = ’000001xx’, 20 bis 32 CFGRES = ’00001xxx’, 36 bis 64 CFGRES = ’0001xxxx’, 68 bis 128...
- Seite 21 CFGPROT Adr 0x05; Bit 6 tor von 100 nF direkt zwischen dem VZAP- und dem kein Schutz VNA-Pin des iC-MH sowie ein 10-µF-Kondensator un- mittelbar an der Programmierzuleitung vorzusehen. Schreib-/Leseschutz Während des Programmierens fließen bis zu 100 mA Tab. 32: Schreib-/Leseschutz der Konfiguration von Pin VZAP zu Pin VNA;...
- Seite 22 Anschließend wird nun der Bias-Strom im Regis- schrieben wurden. Die vorliegende Spezifikation betrifft ein neu entwickeltes Produkt. iC-Haus behält sich daher das Recht vor, Daten ohne weitere Ankündigung zu ändern. Die aktuellen Daten können bei iC-Haus abgefragt werden. Ein Nachdruck dieser Spezifikation – auch auszugsweise – ist nur mit unserer schriftlichen Zustimmung und unter genauer Quellenangabe zulässig.
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Seite 23: Bestellinformation
BESTELLINFORMATION Gehäuse Bestellbezeichnung iC-MH QFN28 iC-MH QFN28 iC-MH Evaluationsboard iC-MH EVAL MH1D Technischen Support und Auskünfte über Preise und Lieferzeiten geben: iC-Haus GmbH Tel.: (0 61 35) 92 92-0 Am Kuemmerling 18 Fax: (0 61 35) 92 92-192 55294 Bodenheim Web: http://www.ichaus.com...