Calibrazione di linearità migliora la precisione sensori

25th September 2019
Source: Melexis
Posted By : Alex Lynn
Calibrazione di linearità migliora la precisione sensori

Man mano che tutti i tipi di veicoli passano alle tecnologie elettriche/elettroniche per ridurre dimensioni, peso e costi e per migliorare l'efficienza, diventa sempre più critico assicurare il rilevamento accurato per le funzioni di controllo sofisticate che gestiscono la sicurezza e il funzionamento in qualsiasi veicolo.

Di Nick Czarnecki, Responsabile Marketing – Sensori di Posizione e Velocità, Melexis

Mentre il cuore del veicolo si sta evolvendo da meccanico ed idraulico ad elettrico ed elettronico, si sta verificando un cambiamento significativo della stessa natura anche nel campo del rilevamento. I sensori lineari e rotativi di vecchia generazione che si basavano sul rilevamento potenziometrico e ottico sono sostituiti da una soluzione moderna di rilevamento magnetico che non è soggetta ad imprecisioni o guasti prematuri dovuti allo sporco, alla polvere e al grasso presenti nei veicoli.

Una delle tecnologie che sta contribuendo all’affermazione delle soluzioni di rilevamento magnetico in campo automotive è quella dei sensori Triaxis di Melexis. Questo approccio moderno di rilevamento è ora alla sua terza generazione ed è fondamentalmente insensibile ai numerosi campi magnetici che si trovano nei veicoli.

Tuttavia, una sfida permane. Ogni configurazione di rilevamento magnetico presenta un elemento di non linearità prodotto da fattori che includono il meccanismo di rilevamento stesso, oltre alla sovrapposizione delle tolleranze meccaniche all'interno del meccanismo oggetto di misura.

Per risolvere questo problema, i processori di posizione MLX9037x della serie Triaxis di Melexis includono la compensazione integrata della linearità, che consente di migliorare notevolmente le prestazioni del sistema di rilevamento, cosa che è fondamentale per soddisfare i requisiti di precisione necessari nelle applicazioni automotive esigenti di oggi.

I più recenti dispositivi MLX90371 e MLX90372 offrono una gamma da due fino 32 punti di calibrazione, che possono essere selezionati per adattarsi alle non linearità dell'applicazione e in base alla precisione desiderata in uscita. Per applicazioni caratterizzate da un basso grado di non-linearità iniziale può essere adatto un numero inferiore di punti di calibrazione, mentre in presenza di movimenti lineari su lungo raggio o nei casi in cui è presente una significativa non-linearità iniziale è indicato un numero maggiore di punti.

Figura 1: Confronto tra diverse opzioni di calibrazione per un movimento lineare di +/- 8mm

Come si può vedere dalla Figura 1, un incremento del numero di punti di calibrazione introduce miglioramenti significativi in termini di non-linearità. Osservando che il grafico presenta due scale diverse per 2 e 4 punti e 16 e 32 punti, si può notare che, mentre si possono prevedere errori di non-linearità (NLE) anche di 28°, ci si può aspettare che con la calibrazione su 2 punti questi ultimi si riducano a un massimo di 1,25° e 0,8° rispettivamente per la calibrazione a 16 e a 32 punti.

Per effettuare la calibrazione, gli ingegneri utilizzano il programmatore PTC-04, specificamente progettato per la calibrazione efficiente e precisa delle famiglie di IC programmabili di Melexis. Il dispositivo è molto simile a un programmatore EEPROM e richiede semplicemente un PC a disposizione con una porta di comunicazione RS-232 o USB utilizzabile. Il programmatore PTC-04 contiene un proprio alimentatore programmabile ed è in grado di misurare sia la tensione che la corrente con una risoluzione di 16 bit. Esso include anche più opzioni di configurazione che lo rendono adatto per l'uso nella prototipazione e nella produzione su larga scala, e può essere utilizzato per programmare tutti i prodotti programmabili Triaxis, Linear Hall e i Latch e Switch di Melexis.

Per calibrare uno dei sensori MLX90371/MLX90372, gli utenti devono semplicemente assemblare il sistema da calibrare e collegare il programmatore PTC-04 al dispositivo tramite i pin di alimentazione, di massa e di uscita. Spostando il magnete in più posizioni (fino a 32) e calibrando l'uscita del sensore, è possibile compensare gli errori NLE iniziali per poi ridurli durante il funzionamento.

Il processo di calibrazione consente inoltre di adattare l'uscita ai requisiti dell'applicazione. Ad esempio, oltre ad ottenere la calibrazione per ridurre gli errori NLE, è possibile programmare l'uscita, allo scopo di ottenere un campo di misura completo a qualsiasi angolo per il rilevamento rotativo o la misura lineare della lunghezza, garantendo così la massima risoluzione e precisione del sensore in qualsiasi applicazione.


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