初识奥地利微电子的低功耗可编程磁旋转编码器AS5055A

mido

不知道多少人是看过变形金刚后喜欢机器人的，反正本人就是如此，从第一次看变形金刚到迷恋机器人就是一部电影的时间。机器人可以说是人类科技文明的必然产物，科技带来的发展使人们不断的追求世界认知的极限，无人机，无人驾驶，机器人，人工智能等idea很多都已经成为现实。
今天我要说的就是这些伟大创意产品上的一个必不可少的组件——位置（角度）传感器，众所周知，角度传感器在自动化控制，交通运输，航空航天等领域有着非常广阔重要的作用，通常测量角度的方法有机械测量、光电测量、电磁测量等，各有利弊，但今天本人要介绍的是一种利用霍尔效应的非接触式磁旋编码器——AS5055，这是奥地利微电子的一款磁选式传感器产品，我手上拿到了这款产品的开发套件AS5055-DB。


AS5055-DB开发套件采用深蓝色的包装，内部用两层泡棉保护着，有些意外的事，我们居然在配件中看到了一组9V电池组，看来这套板卡还能外带，实现“移动”供电啊。

包装盒内的配件非常简单，一块磁旋转编码器板卡，一组9V电池，一根miniUSB线，上图右上角孤零零的那个是旋转两极磁铁
开发板相对精致小巧，板载一块OLED液晶显示屏，正面还有四个支柱撑起塑料片，用于固定磁铁与传感器之间的距离和位置。

塑料开孔位置处的IC就是AMS公司的12位可编程磁旋转编码器AS5055A，具有自动断电及唤醒模式（因此具有非常低的功耗，平均10次测量的功耗仅为50uA），内部集成了4个霍尔传感器、1个12位角度编码器、1个智能电源管理控制器以及1个易于使用的3-线或者4线 SPI通信接口。从上图上我们也能看到，AS5055A采用了小型的4mm*4mmQFN封装，据说是同类产品中体积最小的。
除此之外，基于AS5055A搭建的编码器系统电路也非常简单，只需少量的片上无源器件以及一块磁铁，通过常用的SPI通信接口与主控制器连接，如下图

通过上面简明的原理图，我们大致能看到AS5055A的工作原理：霍尔器件将垂直与芯片表面的磁场转换为电压信号 ——> 然后此电压信号经过模拟前端(AFE)放大、滤波 ——> 再经过ADC转换成数字信号 ——> 数字信号通过CORDOC模块（坐标旋转数字计算机）处理计算出磁铁此时的角度和磁场强度 ——> 磁场强度通过自动增益控制（AGC）不断调整放大器的温度补偿以及磁场变化，我们可以通过SPI读取寄存器来获取12位编码器的信息。
今天主要是看下AS5055-DB开发套件上的AS5055A可编程磁旋编码器特点以及原理，下节重点会关注下AS5055-DB开发板上电使用情况。