精准高效|基于APM32F103xB的磁电式绝对值编码器参考方案

原创极海Geehy 2024-11-19 17:04

示波器的最低带宽多少？ 入门级示波器调查

编码器有多种分类方式，其测量原理主要包括光电式和磁电式，而相对于光电式，磁电式拥有多种优势：

· 防尘、防油、抗震动

· 调试方便、安装简单

· 相同精度可以做到体积更小

· 适用于更加恶劣的环境

编码器有多种分类方式，其测量原理主要包括光电式和磁电式，而相对于光电式，磁电式拥有多种优势：

· 防尘、防油、抗震动

· 调试方便、安装简单

· 相同精度可以做到体积更小

· 适用于更加恶劣的环境

据Future Market Insights数据分析，预计2023年-2033年，全球编码器市场规模将以7.6%的复合年增长率，从23亿美元增长至48亿美元，未来工业磁电式编码器将是一个发展潜力巨大、空间广阔的市场。

极海磁电式绝对值编码器

参考方案介绍

MCU作为编码器设计的核心部件，是系统整体性能的关键所在，极海APM32F103xB磁电式绝对值编码器参考方案，适用于16~21位角度分辨率的应用场景，主要应用于工业控制、消费电子领域，为系统控制提供准确的位置信息。

方案特点

• 高精度：17位单圈分辨率，校准前角度精度＜±0.5°，校准后角度精度＜±0.07°；

• 低功耗：16位多圈信息，电池供电期间，静态平均电流＜20μA，1100mAh电池使用寿命＞5年；

• 通信速率高：RS485通信速率高达4Mbit/s，有助于缩短通信时间、提高数据传输实时性；

• 小型化：电路板直径小至35mm，可应用于40mm法兰的伺服电机。

方案实现框图

电路板资源及基本功能

电路板实物图

电路板硬件系统框图

基本功能：

• APM32F103xB通过SPI接口，从单圈芯片读取单圈位置信息和单圈报警信息；

• 通过GPIO口读取两个定时器开关状态，再结合单圈位置，计算得到圈数；

• 通过I2C接口存储/读取主设备需要的数据；

• 通过USART接口实现编码器协议，与主设备进行通信；

• 通过ADC采样电池电压和主电电压，实现主电电压监测与异常报警功能。

注：由于APM32F103xB的FLASH的页（1KB）擦除时间和16位编程时间之和小于2ms，也可以使用FLASH模拟EEPROM存储/读取主设备需要的数据。

APM32F103xB工业级主流型MCU

性能优势

• 低功耗模式：Stop模式电流低至12μA，Standby模式电流低至5μA；

• 小封装：最小可提供6×6mm QFN36封装，适用于有低功耗需求、紧凑型的方案设计；

• 高速UART：最高通信速率4.5Mbit/s，满足2.5Mbit/s或4Mbit/s的编码器协议应用；

• 高速SPI：最高通信速率18Mbit/s，可快速读写单圈编码器芯片的数据；

• 高可靠性：通过IEC60730 CLASS B、IEC61508 SIL3认证，工作温度覆盖-40℃~105℃；

• 高主频：搭载Cortex-M3内核，主频高达96MHz；

• 量产级软硬件生态：可提供磁电式绝对值编码器整个开发过程中的软硬件技术支持与demo板

面向编码器应用市场，极海凭借性能卓越的APM32工业级MCU产品线、丰富成熟经验的方案设计团队以及快速响应的技术支持，可满足工业控制和消费电子应用的多种编码器需求，目前已与多家终端厂商深度合作。极海将基于市场实际需求，继续在产品线布局、功能、性能上持续突破创新，助力编码器产业向更高精度、智能化、低成本发展。