18位分辨率的巔峰之作 邁來芯MLX90384

一、簡介

MLX90384是一款用于機器人關節的高精度磁位置傳感器。該產品采用Arcminaxis?技術，配有磁鐵和軟件來校準和操作系統。

主要優勢

l 分辨率高達18位

l 與螺距無關，單個集成電路適用于多種磁鐵類型

l 高速通信，配備快速SPI接口

二、正文

在日新月異的機器人技術領域中，實現高精度的運動控制是核心要素。機器人動作的精準度與可靠性，很大程度上依賴于其位置傳感技術的卓越性。Melexis推出的突破性技術Arcminaxis?，憑借創新的磁性編碼方法，成功應對了這些挑戰。

Arcminaxis?是一項尖端的高分辨率位置傳感技術，專為滿足機器人關節對高性價比高精度解決方案的迫切需求而設計。該技術巧妙融合了多軸傳感功能與游標技術，打造出一個既緊湊又易于集成的解決方案。

Arcminaxis?系列產品，如MLX90384，配備磁鐵、傳感器以及操作軟件，為用戶提供了全方位的支持。

傳統的磁性編碼器通常僅在幾個特定位置測量磁場的單一分量，這種方法可能會帶來誤差并限制其性能。相比之下，Arcminaxis?采用一種創新的方法，它利用兩個傳感區域來分別測量兩對正交的磁場分量——軸向和切向。這種多軸傳感技術與獨特的雙軌磁鐵設計（包含Master軌道和Nonius軌道）相結合，不僅消除了對傳感器精確放置的依賴，還能適應更大的磁極范圍，從而顯著提升了測量的精度和整體性能。

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· 多軸傳感技術：Arcminaxis?在每個傳感區域均采用兩個正交組件——軸向和切向。這一獨特設計消除了對傳感器精確放置的嚴格要求，使得磁鐵與傳感器之間可以擁有更大的氣隙，同時兼容更大的磁極，從而大大增強了設計的靈活性和適應性。

· 雙軌磁體設計革新：Arcminaxis?編碼器采用了創新的雙軌磁體系統，該系統由Master軌道和Nonius軌道構成。這一設計與多軸傳感技術的完美融合，確保了能夠實現精準的360°測量，并顯著提升了整體的測量精度。

Arcminaxis?采用先進的信號處理技術，確保卓越的高精度表現：

· *Nonius 角精確重構：通過四個獨特的信號和精密算法，系統有效減輕主軌道的串擾影響，從而精確提取Nonius角。

· 幅度與相位校正：系統對主信號的幅度和相位不匹配進行校正，最大限度地減少諧波誤差的產生。

· 精細角度重建：結合Master軌跡信號與恢復的Nonius 角，系統能夠導出精細角度，實現精準定位。

· 諧波校正與線性化：經過進一步的校正步驟，系統能夠最小化由機械失調（如偏心）和殘余磁串擾引起的諧波誤差。最后，利用查找表（LUT）補償磁體缺陷導致的非線性問題。

這些校正的最佳系數通過自動校準程序確定，該程序可在系統以恒定速度運動時啟動（至少需完成一次完整旋轉）。這一流程確保了Arcminaxis?的最佳性能，并大幅縮短了設置時間。

· 卓越的精度與分辨率：
Arcminaxis?在整個360°范圍內提供高達18位的分辨率，使機器人能以更高的一致性和可重復性執行任務。

在眾多機器人應用中，分辨率的價值往往超過精度。事實上，這些應用的關鍵在于機器人動作的可重復性。高分辨率確保了每次都能精確到達相同位置，從而保證了高度的可重復性。

· 緊湊且易于集成的設計：

o Arcminaxis?的設計既緊湊又易于集成。傳感器在軸向、切向和徑向三個方向的定位公差均達到±0.5mm，提供了寬泛的裝配靈活性。此外，1.5mm的標稱氣隙允許傳感器和磁鐵在機器人關節內以安全距離安裝和操作，避免了“頭部碰撞”的風險，這一設計在其他系統中可能會損壞編碼器。ms.

· 磁場適應性廣
單個Arcminaxis?傳感器模塊能夠適配多種磁鐵（包括大小和極對數）。

· 綜合校準流程：
如前所述，智能算法能夠執行全方位的360°測量，從而顯著提升整體的測量精度。

· 成本效益：
盡管Arcminaxis?配備了諸多先進功能，但與其他高精度位置傳感技術相較，它仍提供了一種兼具經濟性與高效性的解決方案。

· 高速SPI接口：
MLX90384通過其6MHz的高速多功能SPI接口進行操作，該接口支持多種命令結構，用于獲取角度、速度、匝數信息，讀取錯誤狀態，甚至進行現場校準操作。

機器人：為不同的機器人關節提供更精確和敏捷的運動，包括以下應用：

 Arcminaxis?是高分辨率位置傳感領域的一項重大突破，它預示著機器人技術和自動化領域的全新變革。憑借其超凡的精度、高分辨率以及無縫集成的特性，Arcminaxis?使得工程師們能夠在運動控制中實現前所未有的精確度、效率與可靠性，從而為探索無限可能的新時代鋪設了道路。

三、參考資料

用戶指南

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395436

產品選型

https://www.melexis.com/en/products/magnetic-position-sensor-ics#selection-tool

數據手冊

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395437

環境

https://www.melexis.com/zh/contact/environmental-request-form

技術文章

https://www.melexis.com/zh/news/tech-talks/arcminaxis-revolutionizing-position-sensing-in-robotics