อุปกรณ์อะนาล็อก ADMT4000 เซ็นเซอร์ตรวจจับการหมุนหลายทิศทางแบบ True Power On

วงจรจาก Lab® ได้รับการออกแบบและทดสอบเพื่อให้บูรณาการระบบได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย เพื่อช่วยแก้ไขปัญหาการออกแบบอนาล็อก สัญญาณผสม และ RF ในปัจจุบัน สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและ/หรือการสนับสนุน โปรดไปที่ www.analog.com/CN0602

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ/อ้างอิง
เซ็นเซอร์หมุนหลายทิศทางแบบ True Power-On ADMT4000
LT3467 ตัวแปลง DC/DC แบบเพิ่มแรงดัน 1.1A พร้อมระบบสตาร์ทแบบนุ่มนวลในตัว

การสนับสนุนการประเมินและการออกแบบ

• การออกแบบและการบูรณาการ Files
  • แผนงาน, เค้าโครง Fileส, รายการวัสดุ

ฟังก์ชั่นวงจรและคุณประโยชน์

• การออกแบบอ้างอิงนี้มอบแพลตฟอร์มการพัฒนาแบบบูรณาการสูงสำหรับเซ็นเซอร์แบบหลายเทิร์นที่เปิดใช้งานจริง ADMT4000 ในแพ็คเกจ TSSOP (thin shrink small outline package) บอร์ดนี้ออกแบบมาเพื่อการสร้างต้นแบบที่ง่ายและการประเมินที่รวดเร็ว ผสานรวมฟังก์ชันการทำงาน การวินิจฉัย และการทำงานแบบโมดูลาร์เข้าด้วยกัน จึงไม่จำเป็นต้องเริ่มต้นใช้งานtage เค้าโครง PCB แบบกำหนดเอง ช่วยให้นักออกแบบสามารถตรวจสอบ ADMT4000 ได้ในสภาวะที่ใกล้เคียงกับการผลิตขั้นสุดท้าย รวมถึงการแมปพินที่แม่นยำ ความสมบูรณ์ของสัญญาณ พฤติกรรมทางความร้อน และความแตกต่างของบรรจุภัณฑ์ บอร์ดนี้มาพร้อมอินเทอร์เฟซแบบ plug-and-play ที่รองรับการเชื่อมต่อ SPI และความสามารถในการรีเซ็ตแม่เหล็ก
• เซ็นเซอร์นับรอบใน ADMT4000 ประกอบด้วยตัวต้านทานแม่เหล็กขนาดใหญ่ (GMR) แบบเกลียว ซึ่งใช้รูปแบบการสร้างแม่เหล็กในตัวต้านทานเหล่านี้เพื่อกำหนดจำนวนรอบและตำแหน่งสัมบูรณ์ของระบบ หากค่าสูงสุด
  หากเกินค่าสนามแม่เหล็กที่อนุญาต (BMAX) ขดลวด GMR อาจเสียหาย สถานการณ์นี้จะไม่ทำให้อุปกรณ์เสียหาย แต่จำเป็นต้องรีเซ็ตขดลวด GMR การรีเซ็ตสามารถทำได้โดยการหมุนแม่เหล็กของระบบมากกว่า 46 รอบตามเข็มนาฬิกา หรือโดยการใช้สนามแม่เหล็กมากกว่า 60 mT ในทิศทาง 315° การติดตั้งวงจรรีเซ็ตด้วยส่วนประกอบที่กำหนดจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าขดลวดรีเซ็ตได้รับพลังงานเพียงพอที่จะสร้างสนามแม่เหล็กที่จำเป็นในการรีเซ็ตเซ็นเซอร์นับรอบ GMR
• วงจรที่แสดงในรูปที่ 1 ประกอบด้วยคอยล์ในตัวและเครื่องกำเนิดพัลส์ซึ่งใช้ร่วมกับแม่เหล็กของระบบเพื่อรีเซ็ตเซ็นเซอร์ GMR

วงจรประกอบด้วยบล็อกคีย์ดังต่อไปนี้:

• การกำหนดค่า ADMT4000
• เครื่องกำเนิดพัลส์สำหรับคอยล์รีเซ็ตแม่เหล็ก GMR

รูปที่ 1 แผนผังวงจรแสดงการใช้เครื่องกำเนิดพัลส์และคอยล์สำหรับการรีเซ็ตแม่เหล็กเซ็นเซอร์ GMR

คำอธิบายวงจร

อินเทอร์เฟซ SPI
ADMT4000 มีอินเทอร์เฟซ SPI ซึ่งสามารถใช้ควบคุมฟังก์ชันทั้งหมดของชิ้นส่วนและรับตำแหน่งสัมบูรณ์ของระบบเมื่อเปิดเครื่อง พินอินพุต/เอาต์พุตเอนกประสงค์ (GPIO) เป็นพินแบบมัลติฟังก์ชัน และสามารถกำหนดค่าได้โดยการตั้งค่ารีจิสเตอร์ให้เป็นฟังก์ชันเฉพาะ ตัวอย่างเช่นample GPIO1 สามารถกำหนดค่าให้เป็นพินอินพุต เอาต์พุต หรือเริ่มการแปลง (CNV) ได้
รูปที่ 2 แสดงการกำหนดค่าเมื่อไม่จำเป็นต้องใช้พิน GPIO ใดๆ หากไม่ได้ใช้พิน GPIO ควรต่อเข้ากับกราวด์ด้วยตัวต้านทาน 100 kΩ ยกเว้น GPIO5 ซึ่งควรต่อเข้ากับ VDRIVE ด้วยตัวต้านทาน 100 kΩ

ตามที่แสดงในรูปที่ 3 ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบดึงลงเมื่อ GPIO เชื่อมต่อกับไมโครโปรเซสเซอร์

วงจรที่แสดงในรูปที่ 1 สามารถกำหนดค่าได้โดยใช้ GPIO ร่วมกันหรือไม่ก็ได้ ในกรณีส่วนใหญ่ อินเทอร์เฟซ SPI ควรเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครโปรเซสเซอร์ที่อยู่บน PCB เดียวกัน แม้ว่าจะสามารถขับอินเทอร์เฟซ SPI ผ่านสายเคเบิลได้ แต่คุณสมบัติของสายเคเบิลที่แตกต่างกันอาจจำเป็นต้องใช้ตัวกรอง RC หมายเหตุวงจรนี้ไม่ได้ระบุค่าที่จำเป็นสำหรับการขับอินเทอร์เฟซ SPI ผ่านสายเคเบิล แต่ได้ระบุพื้นที่บน PCB เพื่อเพิ่มตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ

ในระหว่างการทำงานปกติ ADMT4000 จะเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครโปรเซสเซอร์ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI ในการกำหนดค่านี้ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุตามที่ระบุไว้ในหมายเหตุ 1 ในรูปที่ 1 อย่างไรก็ตาม หาก ADMT4000 ถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์นอกบอร์ด อาจจำเป็นต้องใช้ตัวกรอง RC ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสายเชื่อมต่อ เพื่อให้มั่นใจว่าการสื่อสาร SPI เชื่อถือได้ นอกจากนี้ ควรปิดพอร์ต GPIO ตามแนวทางที่ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลของ ADMT4000

เครื่องกำเนิดพัลส์

วงจรกำเนิดพัลส์สำหรับคอยล์รีเซ็ตแบ่งออกเป็น 6 ส่วนหลัก:

1. เล่มที่tagวงจรบูสต์อี
   ฉบับที่tagวงจรบูสต์ที่ใช้ตัวแปลง DC/DC แบบสเต็ปอัพ LT3467 ได้รับการกำหนดค่าให้บูสต์แหล่งจ่ายไฟ 5 V เป็น 29.3
   V. ตัวแปลงจะชาร์จประจุตัวเก็บประจุ ESR ต่ำ C12 ให้เป็น 29.3 V
2. การ จำกัด ปัจจุบัน
   ตัวต้านทาน R27 ใช้เพื่อควบคุมกระแสกระชากที่ C12 หากมีแหล่งจ่ายไฟที่มีพิกัดกระแสสูงกว่า สามารถลดค่า R27 ลงเพื่อลดระยะเวลาในการชาร์จตัวเก็บประจุได้
3. การตรวจจับปัจจุบัน
   แม้ว่าจะไม่จำเป็นสำหรับการใช้งานขั้นสุดท้าย แต่ก็มีตัวต้านทานตรวจจับ R1 รวมอยู่ด้วยเพื่อให้สามารถวัดพัลส์กระแสไฟฟ้าผ่านคอยล์รีเซ็ตโดยใช้โพรบแบบต่างกัน
4. รีเซ็ตการกำหนดค่าคอยล์
   คอยล์รีเซ็ต L2 เป็นคอยล์ระนาบที่รวมเข้ากับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผังของคอยล์ในหมายเหตุประกอบการใช้งาน AN-2610 ไดโอดไบอัสย้อนกลับ D2 ถูกใช้ทั่วคอยล์ที่รวมไว้เพื่อสร้างเส้นทางสำหรับแรงถีบกลับเหนี่ยวนำจากคอยล์
5. เส้นทางการปล่อยพัลส์
   ตัวเก็บประจุ C12 จะถูกคายประจุผ่าน L2 ผ่านทาง MOSFET Q1 แบบ n-channel MOSFET ถูกเลือกสำหรับความต้านทานเปิดต่ำ (Ron) พร้อมปริมาตรเกต-ซอร์สต่ำtage (VGS) แม้ว่า MOSFET ที่เลือกควรเปิดเต็มที่ที่ 3.3 V แต่ก็พบว่าจำเป็นต้องขับ VGS ที่ 5 V เพื่อให้เกิดพัลส์รีเซ็ตที่เชื่อถือได้
6. การลดเสียงรบกวนจากพื้นดิน
   เพื่อลดสัญญาณรบกวนจากพื้นดินระหว่างการคายประจุของตัวเก็บประจุ จึงใช้บีดเฟอร์ไรต์ E1 เพื่อแยกกราวด์ที่รีเซ็ตคอยล์ออกจากส่วนที่เหลือของวงจร

รูปแบบทั่วไป

ขึ้นอยู่กับปริมาณอุปทานที่มีอยู่tagES ตัวแปลง DC-DC ที่ใช้ชาร์จตัวเก็บประจุในเครื่องกำเนิดพัลส์รีเซ็ตอาจถูกดัดแปลง วงจร CN0602 ใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ที่มีค่า ESR 22 mΩ ที่ความถี่ 100 kHz ตัวเก็บประจุนี้สามารถเปลี่ยนเป็นตัวเก็บประจุแทนทาลัมได้ หากค่า ESR ยังคงอยู่ในช่วงเดียวกัน

การประเมินและทดสอบวงจร

เซ็นเซอร์นับรอบ GMR สามารถรีเซ็ตได้โดยการใช้สนามแม่เหล็กภายนอกที่มีความแรงของสนามมากกว่า 60 mT ที่ทิศทาง 315° วิธีการทั่วไปในการสร้างสนามแม่เหล็กนี้คือการใช้แม่เหล็กไฟฟ้า ในการออกแบบอ้างอิง CN0602 จะใช้ขดลวดที่อยู่ใกล้กับเซ็นเซอร์และฝังอยู่ในแผงวงจร ตัวเก็บประจุจะถูกใช้เพื่อชาร์จและคายประจุผ่านขดลวด จึงสร้างสนามแม่เหล็กที่จำเป็นสำหรับการรีเซ็ตเซ็นเซอร์
รูปที่ 4 แสดงกราฟออสซิลโลสโคปของสัญญาณสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการรีเซ็ตเซนเซอร์นับรอบ GMR สำเร็จ:

• ช่องที่ 1 จะแสดงสัญญาณรีเซ็ตคอยล์ 5 V ที่เลื่อนระดับ
• ช่องที่ 2 แสดงสัญญาณรีเซ็ตคอยล์ 3.3 V ดั้งเดิมก่อนการบัฟเฟอร์
• ช่องที่ 3 แสดงให้เห็นการคายประจุของตัวเก็บประจุ C12 ผ่านขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่แรง
• ช่อง 4 จับกระแสคอยล์ซึ่งสูงสุดที่เกือบ 200
• A. กระแสไฟฟ้านี้สร้างสนามแม่เหล็กเกิน 60 mT ที่ทิศทาง 315° เพียงพอที่จะรีเซ็ตเซ็นเซอร์ GMR

เรียนรู้เพิ่มเติม
แพ็คเกจสนับสนุนการออกแบบ CN0602

แผ่นงานและกระดานประเมินผล

• แผ่นข้อมูล ADMT4000
• เอกสารข้อมูล LT3467
• คณะกรรมการประเมินผล LT3467

ประวัติการแก้ไข

8/2025—ฉบับแก้ไข 0: เวอร์ชันเริ่มต้น

ข้อควรระวัง ESD
อุปกรณ์ที่ไวต่อไฟฟ้าสถิต (ESD) อุปกรณ์และแผงวงจรที่มีประจุไฟฟ้าสามารถคายประจุไฟฟ้าได้โดยไม่ถูกตรวจจับ แม้ว่าผลิตภัณฑ์นี้จะมีวงจรป้องกันที่ได้รับสิทธิบัตรหรือเป็นกรรมสิทธิ์ แต่ก็อาจเกิดความเสียหายกับอุปกรณ์ที่ได้รับไฟฟ้าสถิตพลังงานสูงได้ ดังนั้น ควรใช้มาตรการป้องกันไฟฟ้าสถิตที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมประสิทธิภาพหรือการสูญเสียฟังก์ชันการทำงาน

(ต่อจากหน้าแรก) วงจร Circuits from the Lab มีไว้สำหรับใช้กับผลิตภัณฑ์ของ Analog Devices เท่านั้น และเป็นทรัพย์สินทางปัญญาของ Analog Devices หรือผู้ได้รับอนุญาต แม้ว่าคุณอาจใช้วงจร Circuits from the Lab ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ของคุณได้ แต่จะไม่มีการอนุญาตสิทธิ์อื่นใดโดยปริยายหรือโดยวิธีอื่นใดภายใต้สิทธิบัตรหรือทรัพย์สินทางปัญญาอื่นๆ จากการนำวงจร Circuits from the Lab ไปใช้งานหรือใช้งาน ข้อมูลที่ Analog Devices จัดหาให้นั้นเชื่อว่าถูกต้องและเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม วงจร Circuits from the Lab จัดหาให้ "ตามสภาพ" และไม่มีการรับประกันใดๆ ทั้งโดยชัดแจ้ง โดยนัย หรือตามกฎหมาย รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงการรับประกันโดยนัยใดๆ เกี่ยวกับความสามารถในการขาย การไม่ละเมิด หรือความเหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ และ Analog Devices จะไม่รับผิดชอบต่อการใช้งาน หรือการละเมิดสิทธิบัตรหรือสิทธิอื่นๆ ของบุคคลที่สามที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้งาน Analog Devices ขอสงวนสิทธิ์ในการเปลี่ยนแปลงวงจร Circuits from the Lab ใดๆ ได้ตลอดเวลาโดยไม่ต้องแจ้งให้ทราบล่วงหน้า แต่ไม่มีภาระผูกพันที่จะต้องดำเนินการดังกล่าว ผลิตภัณฑ์ Analog Devices ทั้งหมดที่มีอยู่ในเอกสารนี้จะขึ้นอยู่กับการเปิดตัวและความพร้อมจำหน่าย

©2025 Analog Devices, Inc. สงวนลิขสิทธิ์ เครื่องหมายการค้าและเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนเป็นทรัพย์สินของเจ้าของที่เกี่ยวข้อง One Analog Way, Wilmington, MA 01887-2356, USA

เอกสาร / แหล่งข้อมูล

อุปกรณ์อะนาล็อก ADMT4000 เซ็นเซอร์ตรวจจับการหมุนหลายทิศทางแบบ True Power On [พีดีเอฟ] คู่มือการใช้งาน ADMT4000, เซ็นเซอร์วัดการหมุนวนหลายทิศทางแบบเปิด-ปิดอัตโนมัติ ADMT4000, ADMT4000, เซ็นเซอร์วัดการหมุนวนหลายทิศทางแบบเปิด-ปิดอัตโนมัติ, เซ็นเซอร์วัดการหมุนวนหลายทิศทางแบบเปิด-ปิดอัตโนมัติ, เซ็นเซอร์วัดการหมุนวนหลายทิศทาง, เซ็นเซอร์

อ้างอิง

• คู่มือการใช้งาน