“實名羨慕!為什么你家的機器人精準到能!繡!花!”

機器人的執行單元需要精確的位置定位來實現靈敏的機械控制。MA600 采用 TMR 技術檢測磁場，是一款專用于運動控制的高靈敏度、高帶寬、高分辨率的磁性位置傳感器。

1.MA600 的關鍵規格

高精度：典型 0.2° INL，系統內校準后：小于 0.1° INL，包含片上查找表;

高帶寬高分辨率，最高 14.5 位(±3σ);

無內部滯后，無延遲，減少速度帶來的誤差 ;

應用靈活，適配多種應用場景，支持最低磁場強度：20mT，支持軸裝和側裝。

2. 誤差的定義

為了實現精準的位置定位，工程師在選型時，最關注的就是位置測量精度。檢測誤差被定義為一個參數的測量值與其真實值之間的差異，由兩個部分構成：系統誤差和隨機誤差。磁性編碼器的系統誤差由 INL，磁誤差，延時三部分組成。隨機誤差由分辨率表示。

從下圖可以看到誤差組成對最終結果的影響，綠色圓形為真實值，藍色為系統誤差，黃色是隨機誤差。如果要達到比較好的精度，必須同時保證系統誤差和隨機誤差。

2.1 分辨率

從規格可以看到，MA600 數據輸出位數是 16 位，角度分辨率是 12 位到 15 位。實際角度分辨率到底應該以哪個數值為準?

如果按照分辨率 16 位計算，角度精度是 0.0055 度，只有當實際噪聲峰峰值小于 0.0055 度時，才能用數字輸出位數表示角度分辨率，在大多數情況下噪聲峰峰值通常超過 AD 步長。所以實際分辨率應該通過噪聲峰峰值計算，即以 12 位到 15 位為準，具體可以通過寄存器設置，MA600 默認 12.5 位。

如果角度分辨率是 13 位，數據輸出長度是 16 位，那么在讀取角度寄存器的會看到輸出端的最后三位數據隨機閃爍，這是由噪聲導致的：

2.2 INL (積分非線性)

積分非線性是衡量位置傳感器在整個測量范圍內輸出誤差的一個重要指標。它描述了傳感器輸出與理想擬合直線之間的最大偏差。一個低 INL 值意味著傳感器的輸出更加接近理想直線，從而提供更準確的測量結果。

MA600 的 INL 在環境溫度 25℃，磁場強度為 45mT 的條件下，未經過用戶校準的 INL 典型值為 0.2 度，最大不超過 0.6 度。

并且MA600 具有用戶校準功能，可以校準因為磁鐵配置不當引起的誤差，包括磁鐵的不對齊和磁鐵本身的缺陷等。通過用戶校準，MA600 的 INL 可以被減小到 0.1° 以內。

2.3 延時 Latency

延時是指數據準備好被讀取的瞬間與軸通過該位置的瞬間之間的時間差。這個時間差會導致角度上的滯后，進而造成角度誤差。下圖展示了傳感器輸出與理想直線擬合之間的偏差，延時造成的角度誤差即圖中的 lag，計算公式為：

lag = latency × v

MA600 內部做了延時補償，理論上不存在轉速造成的誤差。對比不同產品在 30krpm 下，由延時造成的角度誤差。

當延時為 10us 時，Comp A 的角度誤差為 1.8 度，而 MA600 的誤差為 0 度。這表明在高速旋轉的場景，MA600 能夠提供非常精確的角度測量。

2.4 溫漂

傳感器對溫度變化的敏感性也會引起輸出信號的非線性變化或偏移。TMR 相比 Hall 有更強的溫度穩定性，可以通過對比 Hall 傳感器和 TMR 傳感器 (MA600)看出，Hall 的典型溫漂是 0.015deg/℃，MA600 是 0.0015deg/℃。在電機關節里面，工作溫度達到 60 度，80 度都是有可能的。TMR 能保證溫度變化下的角度穩定性。

3. 實際應用

3.1 磁鐵選型

3.2 MA600 安裝位置仿真磁鐵材料和形狀確定之后，可以通過 MPS 的線上仿真軟件進行磁場仿真，確定MA600 的安裝位置。入口在 MPS 官網-設計-位置傳感器設計支持-在線磁計算工具。

仿真根據實際裝配位置選擇軸裝和側裝，MA600 允許的工作磁場強度是 20-200mT，為得到良好的初始線性度，推薦MA600 的磁場范圍是 20-80mT。

具體操作步驟參考 MPS 中文論壇的帖子：MA600 磁鐵如何選型。3.3 INL 校準：上位機一鍵校準

MA600 在應用時，可以通過用戶校準功能將 INL 校準到 0.1 度以內，實現更高的精度。我們提供了測試板，通訊工具和上位機軟件，可實現一鍵校準。

該校準方式為電機轉動校準，使用光編作為參考信號，光編的 ABZ 連接到測試板上，測試板連接到上位機，將待測電機、光編、驅動電

機同軸安裝， 驅動電機帶動待測電機旋轉，再通過上位機軟件實現自動校準。

3.4 INL 校準：電機勻速轉動校準

用戶校準也可以在沒有參考編碼器的情況下進行，以速度 × 時間作為參考，計算芯片待校準角度處的校準值。

步驟如下：

1) 讓電機以恒定速度旋轉，推薦最大轉速為 5krpm。

2) 校準流程如下：

為了準確擬合誤差曲線，計算誤差曲線的一次，二次，四次和八次諧波，作為MA600 輸出的函數。

每 11.25°，使用擬合曲線計算校準值(度)，并將得到的 32 個值從度轉換為十進制。

將 32 個校準值存儲到 NVM 中。

4. MA600 技術支持

MA600 相關的應用資料和例程可以通過添加工程師微信獲取!

* 申請備注：公司/學校+應用

MA600 應用手冊

磁鐵選型指南

MA600 例程

MA600 上位機軟件及應用手冊