基于MLX90316的磁性角度传感器的设计方案

为实现恶劣环境下角度值的测量，分析了各类角度传感器的优缺点，本文介绍了一款基于MLX90316的非接触式、低成本、高分辨率，高抗干扰的磁性角度传感器的设计方案。

本方案中所设计的整个系统重点分析了信号采集模块的实现原理和影响测量精度的机械结构，通过微处理器实现角度值的解算，在此基础上编写软件算法。实验证明本方案所设计的角度传感器的精度能达到0.5°，可广泛运用于汽车、电机等工业领域中，满足所要求的技术指标。

1.引言

角度传感器广泛应用于汽车、机械、航空、航天、航海、工业自动化等领域。它主要分为接触式和非接触式两种，由于接触式的角度传感器随着使用时间的增长，会存在机械磨损、精度降低、经常维修甚至更换新设备等缺点，这不仅提高了生产成本还容易使被测设备的质量没保证，而非接触式角度传感器则克服了这些缺点。常用的非接触式角度传感器有光电式和磁电式的。光电式的虽然精度比磁电式的高，但对环境要求苛刻、抗震性也较差，因此也就不适用于环境较复杂的工业场所。正是基于这些问题，设计一种基于磁电式的角度传感器，它具有成本低廉，抗干扰性高，分辨力在0.5°以内等优点。

2.系统总体设计原理

整个系统有四部分组成，分别为电源模块，磁传感器信号采集模块、微处理器模块、信号输出模块，硬件框图如图1所示。

磁传感器信号采集模块主要通过集成有双轴霍尔元件的集成芯片感知角度的变化，并以模拟信号或数字信号方式输出到微处理器中，经过一定的编码和解码，由微处理器输出工业用的电压或电流信号，或者以串口通信方式输出数字信号。为了减小系统的复杂度和误差来源，信号采集单元选择Melexis公司的MLX90316芯片。它属于CMOS霍尔传感器，可以输出与芯片表面平行的磁场相对应的角度位置信息，并以SPI的串行通信方式输出数字信号，省去了A/D转换电路，这极大的减小了系统设计的复杂度。微处理模块选用Freescale公司的MC9S08DZ60，它是一款小体积、低成本、低功耗和较多外部接口的16位微处理器。