Фильтр по тематике

Философия точности: магнитные датчики ИДМ-ПЛЮС

Зеленоградская компания «ИДМ-ПЛЮС» была создана для решения задач импортозамещения в области чувствительных элементов и датчиков на основе эффекта Холла. По прошествии 15 лет производитель предлагает полноценную линейку микросхем и датчиков для измерения линейных и угловых перемещений, а также электрического тока и напряжения.

Философия точности: магнитные датчики ИДМ-ПЛЮС

Философия компании «ИДМ­ПЛЮС» – «точность во всём» – была отправной точкой при создании нового предприятия в 2005 году. Коллектив поставил перед собой задачу – разрабатывать собственными силами и производить датчики мирового уровня на основе эффекта Холла.

В настоящее время компания имеет собственный дизайн­центр, обладает ключевыми компетенциями в разработке чувствительных элементов, изготовлении микросхем и готовых измерительных модулей – датчиков различного назначения: от измерения линейного и углового перемещения до бесконтактного измерения силы тока и напряжения в проводнике. Непрерывные исследования и разработки привели к появлению многих прорывных для нашей страны технологий и решений в области создания прецизионных датчиков положения.

Изделия марки «ИДМ­ПЛЮС» широко применяются в продукции станкостроительных заводов, робототехнических и автоматизированных комплексах, системах технологического и промышленного контроля и учёта энергоресурсов. Основные схемотехнические решения выпускаемых компонентов защищены патентами РФ. В частности, патент № 2666582 «Цифровой измеритель тока» описывает чувствительный элемент, состоящий из четырёх магниторезистивных элементов, образующих два согласованных магниточувствительных измерительных моста.

Основным областями применения продукции компании «ИДМ­ПЛЮС» являются:

  • малогабаритные энкодеры углового положения общепромышленного назначения;
  • замена потенциометров;
  • малогабаритные датчики углового положения различного назначения;
  • прецизионные энкодеры углового положения различного назначения;
  • прецизионные системы измерения линейного положения;
  • источники питания: контроль тока аккумуляторных батарей;
  • электроприводы: измерение, контроль и управление током в обмотках электродвигателей;
  • силовая электроника: контроль тока в АС/DC­преобразователях;
  • системы управления: разнообразные системы контроля и управления для промышленной автоматики, авионики и ЖКХ;
  • электромоторы: контроль положения ротора;
  • автоматика: определение положения и скорости вращения подвижных ферромагнитных объектов (зубьев шестерней, пазов на валу вращения, магнитных меток и т.д.);
  • дефектоскопия: измерение магнитных полей рассеивания предварительно подмагниченных ферромагнитных материалов;
  • автомобильные компоненты: датчики контроля положения дроссельной заслонки, датчики контроля положения педали акселератора, датчики контроля положения рулевого колеса и т.п.

Рассмотрим подробнее наиболее востребованные потребителями электронные компоненты компании «ИДМ­ПЛЮС». 

Микросхема датчика магнитного поля К5331НХ011

ИМС предназначена для формирования аналогового выходного сигнала, пропорционального величине и направлению магнитного поля. Принцип работы датчика основан на эффекте Холла. Компактный размер корпуса микросхемы позволяет интегрировать её в малогабаритные электродвигатели, редукторы, угловые вращающиеся энкодеры, прецизионные линейные приводы и системы позиционирования (см. рис. 1).

ИМС К5331НХ011 является функ­циональным аналогом Honeywell SS49, SS495 и Allegro MicroSystem A1324.

Основные области применения ИМС:

  • измерение магнитного поля в зазоре магнитопровода: датчики тока типа open loop;
  • измерение положения магнитных полюсов ротора: управление двигателями;
  • измерение расстояния до ферромагнитного объекта: датчики линейного перемещения;
  • измерение углового положения ферромагнитного объекта: датчики углового положения ферромагнитного объекта.

Основные характеристики микросхемы К5331НХ011:

  • диапазон рабочих температур: –60…+125°С;
  • напряжение питания: 5 В ±10%;
  • чувствительность к магнитному полю: 25 мВ/мТл ±5%;
  • ток потребления: не более 9 мА;
  • время включения: не более 32 мкс;
  • полоса пропускания: не менее 17 кГц;
  • диапазон измеряемой индукции магнитного поля: до ±100 мТл;
  • температурный коэффициент чувствительности: 0,03%/°С;
  • тип корпуса: КТ­26В; 4,9×4,9×1,6 мм (без учёта длины выводов);
  • тип выходного сигнала: аналоговый, ратиометрический.

Ратиометрический однополярный выходной сигнал удобен тем, что позволяет отображать смену полярности и силу внешнего магнитного поля изменением выходного напряжения в диапазоне 0,3…4,7 В при номинальном напряжении питания 5 В, нулевой сигнал внешнего магнитного поля воспроизводится выходным напряжением 2,5 В. 

Микросхема датчика тока K5331HH015

Изделие представляет собой систему на кристалле и предназначено для бесконтактного измерения тока (см. рис. 2).

ИМС К5331НН015 является функциональным аналогом Allegro Microsystems ACS712, Melexis CSA­1V, Infineon Technologies TLI4970.

Микросхема обеспечивает: измерение магнитного поля от проводника с током; усиление сигнала; 12­битное преобразование аналогового сигнала в цифровую форму встроенным АЦП; выдачу выходного сигнала в цифровой форме с формирователя интерфейса SPI; выдачу выходного аналогового ратиометрического сигнала с ЦАП; выдачу выходного сигнала ШИМ с программируемой скважностью; выдачу выходного сигнала с компаратора с программируемым порогом переключения. Кроме того, микросхема имеет встроенное ЭСППЗУ для хранения настроек и программирования характеристик. Структура ИМС K5331HH015 приведена на рисунке 3.

Компактный размер корпуса микросхемы позволяет монтировать её непосредственно на печатном проводнике (см. рис. 4). Возможна поставка изделия в виде кристаллов.

Основные области применения ИМС К5331НН015:

  • управление зарядными устройствами и источниками электропитания;
  • управление пускорегулирующей аппаратурой;
  • управление интеллектуальными электроприводами;
  • управление электропитанием портативных устройств;
  • автоматизированные системы кон­троля и учёта электроэнергии (АСКУЭ);
  • охранные системы;
  • промышленная автоматика и роботизированные комплексы.

Основные характеристики микросхемы K5331HH015:

  • диапазон рабочих температур: –60…+125°С;
  • напряжение питания: 5 В ±10%;
  • ток потребления: не более 25 мА;
  • время включения: не более 2 мс;
  • время преобразования АЦП: 8 мкс;
  • частота опроса по SPI: 2…4 МГц;
  • программируемая чувствительность по току: от 30 до 300 мВ/А;
  • точность измерения тока: ±1…±2%;
  • минимальный детектируемый ток: 100 мА;
  • полоса пропускания (с ЦАП и АЦП): до 50 кГц;
  • тип корпуса: QLCC 32/32­1 (металлокерамический), QFN­40 (пластиковый);
  • наработка на отказ: 50 000 ч;
  • тип выходного сигнала: аналоговый, цифровой.

Выходные интерфейсы микросхемы: цифровой – SPI, ратиометрический линейный выход, ШИМ, логический выход типа «открытый сток» с двумя программируемыми порогами переключения.

Для упрощения и ускорения процесса интеграции ИМС К5331НН015 в изделия разработчикам доступен «Отладочный комплект для микросхемы» (см. рис .5), включающий в себя:

  • отладочный модуль на основе микросхемы К5331НН015 (печатная плата с ЭРИ, микросхема К5331НН015, коммутационные элементы);
  • программатор;
  • кабель USB (Type A/Type B) для подключения к ПК;
  • шлейф BH­10/BH­10 для подключения отладочного модуля к программатору;
  • программное обеспечение. 

Датчик углового положения – вращающийся энкодер ИДМ20

ИДМ20 – это компактный высокоскоростной магнитный датчик углового положения, предназначенный для использования в жёстких условиях эксплуатации. Он является функциональной заменой многооборотного резистора СП5­21 и совпадает с ним по габаритам. Традиционный дизайн позволяет легко интегрировать датчик в существующие и вновь разрабатываемые системы (см. рис. 6).

Устройство преобразует величину измеренного магнитного поля в код положения с разрешением 12 бит и обеспечивает абсолютную погрешность измерений не более ±0,4° во всём диапазоне от 0 до 360°. Степень защищённости энкодера – IP68, IP54.

Помимо базовой модели ИДМ20 возможен заказ модели ИДМ20.2 с увеличенной до двух раз допустимой радиальной и осевой механической нагрузкой на вал. «ИДМ­ПЛЮС» рекомендует к применению датчик ИДМ20.2 в условиях повышенной нагрузки и в жёстких условиях эксплуатации для увеличения надёжности. Основные области применения энкодера: контроль положения вращающихся деталей в редукторах, системах управления электродвигателями, на исполнительных устройствах промышленной автоматики и т.п.

Основные характеристики ИДМ20 (ИДМ20.2):

  • диапазон рабочих температур: –40…+105°С;
  • напряжение питания: 5 В ±10%;
  • ток потребления: не более 40 мА;
  • время инициализации: не более 1 с;
  • частота вращения: до 8000 об/мин;
  • диапазон измеряемого угла: 90, 180 и 360°;
  • диаметр вала: 2 и 3 мм;
  • нагрузка на вал (осевая/радиальная): 3 Н/5 Н (5 Н/10 Н);
  • габаритные размеры с валом: ∅20×26,2 мм (∅20×31 мм);
  • масса: не более 0,1 кг (0,14 кг);
  • тип выходного сигнала: SSI (RS­422), SSI (TTL), SPI, инкрементальный, аналоговый.

Стойкость к внешним воздействиям:

  • синусоидальная вибрация: 4g в полосе 0,5…200 Гц, 2×106 циклов;
  • одиночный удар: 20g, 2 мс;
  • многократные удары: 15g, 10 мс, 6600 ударов;
  • акустический шум: 125…10000 Гц при 140 дБ;
  • повышенная влажность: 100% при +35°С;
  • повышенное давление воздуха: 106,7 кПа (800 мм рт. ст.);
  • пониженное давление воздуха: 86,6 кПа (650 мм рт. ст.);
  • пониженное давление воздуха (спец. исполнение): 26,7 кПа (200 мм рт. ст.). 

Датчик тока магнитный ДТМ

Датчики серии ДТМ устанавливаются в разрыв проводника и предназначены для измерения силы переменного, импульсного и постоянного тока обеих полярностей (см. рис. 7).

Конструкция датчиков обеспечивает полную гальваническую развязку измерительной цепи. Тип чувствительного элемента в зависимости от исполнения – магниторезистор или датчик Холла.

Основные характеристики датчиков серии ДТМ:

  • диапазон предельных температур: –60…+95°С;
  • диапазон рабочих температур: –40…+85°С;
  • диапазоны измеряемых токов (абсолютные значения для разных исполнений): 5, 10, 35, 70 А;
  • максимальная частота измеряемого тока: 30 кГц;
  • напряжение питания: 5,0 ±0,4 В;
  • диапазон выходного напряжения: 0,7…4,3 В;
  • сопротивление изоляции при НКУ: 20 МОм (1 МОм при влажности 98% и температуре +35°С);
  • атмосферное давление пониженное: 190 мм рт. ст.;
  • стойкость к синусоидальной вибрации: 5…2000 Гц, 5…12g;
  • стойкость к одиночному удару: 36g, 20…50 мс;
  • линейное ускорение: 30g;
  • масса: не более 30 г;
  • наработка на отказ: не менее 10 000 ч в пределах срока службы 10 лет;
  • способ монтажа: пайка в отверстия печатной платы.

В зависимости от предельного значения измеряемого тока датчик имеет следующие габариты без учёта длины выводов:

  • для исполнений ДТМ с магниторезистором: 20×40×11,3 мм;
  • для исполнений ДТМ с датчиком Холла: 19,8×29,8×8,7 мм.

Тип выходного интерфейса выбирается из следующего стандартного набора:

  • А – аналоговый;
  • Ц – цифровой интерфейс SPI;
  • К – компаратор, с точностью ±10% от выбранного диапазона токов;
  • Ш – ШИМ­сигнал, частота сигнала выбирается из ряда: 488; 976; 1953; 3906 Гц.

Датчики серии ДТМ являются функциональными аналогами продукции компании LEM: HXN 05­P; HXN 10­P; HXN 20­P; HXN 25­P; HXN 50­P; LDSR 0.3­TP/SP1.

Основное назначение датчиков тока ДТМ – использование в системах промышленной автоматики, телемеханики, в частности: в системах управления двигателями постоянного и переменного тока, системах мониторинга и защиты электрических цепей оборудования, аккумуляторов и источников питания.

Чрезвычайно перспективным представляется использование компактных версий ДТМ в первичной аппаратуре автоматизированных систем коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ), абонентских счётчиках электроэнергии классов точности 1 и 2 по ГОСТ 31819.21­2012.


Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

Комментарии
Рекомендуем

  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться