In modern, highly automated factories, inductive position sensors are replacing Hall-effect position sensors and older magnetic resolver solutions as the ideal choice for motor control designs as the demand for high accuracy, high efficiency and low cost continues to grow. And because inductive products are also more amenable to integration into simple, compact printed circuit boards (PCBs), they can further meet the need for lighter, smaller, and lower costs.
In this article, Renesas Electronics brings you an inductive absolute position sensor solution that is not only simple but also cost-effective because it is constructed from off-the-shelf devices (i.e., a standard PCB, a Renesas position sensor, some simple passive devices, and a piece of metal acting on the sensing target) and can support up to 250,000 RPM.
系统框图
本方案采用双IPS2200感应式位置传感器（IPS）进行绝对位置检测，优化了线圈尺寸，而且模块的封装与主流市场35mm电机设计趋势保持一致，这增加了方案的普适性。IPS2200感应式位置传感器围绕电机而设计，其将传感器扇区的数量与电机极对数相匹配，从而最大程度提高精度，同时适应离轴（穿轴和侧轴）与轴端布置。与传统旋转变压器相比，无磁铁的IPS2200的厚度可薄至十分之一，重量可轻至百分之一，且电转速高达250krpm。
得益于该传感器的轻薄外形和完全杂散磁场免疫使电机集成化更加容易，并为客户提供自主制造旋转变压器替代方案所需的标准材料，进一步降低BOM成本。与旋转变压器或基于磁性的解决方案相比，IPS2200通过四线或六线连接，即可实现最高10倍的速度和极低的延迟。
此方案在进行布局设计时，位置传感元件并不在瑞萨电子IC的内部，而是PCB板上的一组线圈。这样布局的好处在于传感器可作为一个系统，根据客户的应用场景进行定制和设计。
在MCU的选型上，本方案采用了一款具备片上浮点单元（FPU）的32位MCU——RX24T，其在正常工作状态下，频率可达80MHz。该MCU适用于双逆变器控制，可同时驱动两组电机并能够对复杂的逆变器控制算法进行高效编译。
此外，方案中还采用了RAA214250低压差线性稳压器，该器件工作电压范围为2.5V至20V，输出电流最高可达500mA，典型压差为269mV。输出电压可通过外部反馈电阻在1.224V至18V范围内进行调节。
借助以上器件的特性
本方案具备以下几大系统优势
具有成本效益且支持更快的转速（最高达250,000RPM）。
此解决方案可根据客户应用场景进行设计，因为它支持三种机械结构类型，而且电机电极对数与传感器扇区数量相匹配。
此MCU有三个ADC单元，具有专用通道采样保持功能。AD转换可通过同步触发器启动。
高精度，实际分辨率：15位，精度：12位。
可应用于
BLDC转子位置探测检测；适用于任何电极对数。
替代无刷旋转变压器。
无磁铁转子速度传感器。
电机控制在工业自动化领域扮演着非常重要的角色，对此，瑞萨电子推出了多种成功产品组合方案，致力于帮助客户实现精准、高效、低耗的电机设计。
