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MT6826S:15位磁性角度编码器,一颗“不看强度”的智能感知IC

在某个机器人工厂的调试车间里,工程师王工正面临着一个棘手的问题:由于机械安装的微小偏差,新引进的精密机器人始终无法达到标定的定位精度。若按传统解决方案则需要拆卸重组,这意味着数天的工期延误和数万元的额外成本。然而,这次不同——采用纳芯微搭载基于AMR技术的MT6826S芯片的旋转编码器,通过一个简单的自校准程序,就自动补偿了微小的机械误差,避免了长时间的延误工期和额外成本付出。

一、MT6826S功能系统解读

这颗帮助王工解决了棘手问题的MT6826S是麦歌恩微电子(现隶属纳芯微)推出的新一代基于先进的各向异性磁阻(AMR)技术的高速高精度角度编码器芯片。该芯片内部集成了互成45°摆放的两对AMR惠斯通电桥组成的敏感元件会随着外加磁场的方向变化,输出两路正余弦模拟电压信号,信号经过模拟前端电路的放大(图中“G”模块)和滤波后,被送入模数转换器(ADC);被放大并经数字量化的正余弦信号最终进入数字信号处理器(DSP)进行补偿、校准和求解角度的运算;计算得到的绝对值数字量角度数据可经SPI或PWM输出接口输出,同时进一步的信号处理会将绝对角度合成为增量ABZ、UVW输出;另外系统中还包含了低压差稳压模块(LDO)、时钟振荡器(OSC)、电可擦除可编程存储器(EEPROM)等模块。

芯片功能框图

核心参数表:

工作电压 3.3V~5.0V
工作温度 -40℃~125℃
工作电流 15~28mA(典型22mA)
系统延时(匀速) 2us~10us
最高支持转速 ≤120000转/分钟
ABZ增量输出 1~4096线任意可编程
UVW增量输出 1~16对极任意可编程
PWM输出 12bit
绝对值角度 15bit
通信接口 4线SPI
封装 TSSOP-16,QFN4×4
INL(典型值自校准) <±0.1°
报警功能 转速超限、磁场过弱、供电欠压

 

二、技术基石:AMR技术

MT6826S的技术基石在于其独特的各向异性磁阻(AMR)技术,与霍尔效应技术有本质区别:芯片内部集成了互成45°摆放的两对AMR惠斯通电桥组成的敏感元件,由于AMR器件在用作角度测量应用的时候工作于饱和区(饱和磁场为300高斯),实际工作时,芯片只对平行于芯片表面的磁场的方向变化做出响应,而与磁场强度(30~1000mT)无关。因此MT6826S在使用过程中,对于磁铁本身的加工误差以及磁铁和芯片的安装距离误差要求相对较低,降低了系统安装的难度:

磁铁加工误差 无需严格控制磁铁磁场均匀性
安装间隙(AG) 芯片与磁铁间距可在1.0~3.0mm范围内调整(推荐1.0mm以获最佳性能)
偏心偏差(DISP) 磁铁中心与芯片感应中心偏差≤0.3mm时,仍可通过自校准补偿误差
推荐磁铁规格 1对极径向充磁圆柱形磁铁,直径10mm、厚度2.5mm(可有效降低非线性误差)

可以用一个形象的类比理解:霍尔传感器像“用橡皮筋测长度”,拉力(磁场强度)变化会导致测量结果偏差;而MT6826S像“用刚性尺子测长度”,只要方向(磁场方向)准确,结果就不受外力(磁场强度)影响,稳定性显著提升。

 

三、核心创新:智能自校准技术

MT6826S的核心性能提升在于提供了客户端方便的自校准模式,该技术并非简单的“误差修正”,而是一套标准化、可监控的闭环校准方案。通过自校准模式可以自动补偿因磁铁不理想、结构安装偏差带来的各种非线性误差,从而大大提升INL特性,最终实现<±0.07°的INL。与传统编码器“显微镜下穿针引线”式的校准相比,其操作流程更简洁:

1.校准前准备

配置转速区间:通过SPI写入AUTO_CAL_FREQ 寄存器,选择自校准转速范围(默认400~800 RPM,可选25~6400 RPM);

系统状态要求:确保磁铁与芯片安装牢固,无振动干扰,使系统能平稳匀速运转(转速波动≤±5%)。

2.校准执行流程

启动校准:将CAL_EN引脚(TSSOP-16引脚序号4;QFN4×4引脚序号20)拉至高电平(或通过SPI向0x155寄存器写入0x5E),芯片进入自校准模式;

持续运转:保持系统匀速运转18圈以上(确保覆盖全角度范围,采集足够数据);

状态监控:通过两种方式判断校准进度——PWM输出:占空比50%表示校准进行中,25%表示校准失败,>99%表示校准成功;SPI寄存器:读取0x113 [7:6],01=进行中、10=失败、11=成功。

3.校准后操作

校准成功后,必须断电重启芯片,确保校准参数(存储于EEPROM)生效;若校准失败,需检查安装间隙、偏心偏差或转速稳定性,重新执行校准流程。

在精密控制的世界,毫厘之差往往决定了整个系统的成败。而MT6826S的自动校准功能,就像“一台精密仪器”,能够自动识别并补偿系统中的误差,不仅实现高线性度,且大幅简化了安装调试流程。

 

四、核心性能解析

MT6826S在性能指标上表现卓越,堪称角度测量领域的标杆产品。

1.超高分辨率与精度

MT6826S提供15位绝对角度输出,通过4线SPI接口可读取32768个位置点。超高分辨率确保了即使在极细小的角度变化下,芯片也能精确捕捉并反馈位置信息。在精度方面,通过自校准模式,INL可达到<±0.07°,满足精密控制运动的严苛要求。

2.高速响应能力

在高速应用场景下,MT6826S同样表现优异。它支持≤12万 RPM的极限转速,当ABZ分辨率为4096脉冲/圈时,最高支持30,000 RPM(避免AB信号频率超2MHz导致INL下降);低延迟,系统延迟仅为2~10us,阶跃响应时间100us。这种高速响应特性使得MT6826S非常适合伺服电机、机器人关节等需要实时位置反馈的高动态应用。

3.多种输出模式

接口方面,MT6826S如同一位掌握多国语言的外交官,能够与不同类型的系统无缝沟通:

增量信号输出:支持工业标准ABZ信号(1~4096线可编程,最大16384步/圈),可直接替代传统光电编码器;支持电机驱动专用UVW换相信号(1~16对极可编程),适配无刷电机的换相需求。

绝对角度输出:4线SPI接口可读取15位绝对角度数据,适合需要“实时绝对位置”的场景(如阀门控制、执行器定位);单线PWM接口12位分辨率,频率可选497/994Hz,周期含16高电平+4095数据+8低电平,可输出角度或速度数据,简化电路设计。

多接口的设计让系统工程师能够灵活地选择最合适自己系统的通信方式,大大简化了电路设计难度。

4.坚固耐用的工业级品质

MT6826S的设计充分考虑了实际应用中的部分复杂极端的环境因素,其具备工业级产品的坚固性和可靠性:芯片工作温度范围宽达-40℃~125℃,适应极端温度工作环境;静电防护(HBM±8kV,CDM±1.5kV),防闩锁能力±100mA,适应电磁复杂的工业环境;提供TSSOP-16(6.5mm×4.4mm)和QFN4×4(4mm×4mm)两种封装选择,满足不同空间约束下的安装需求。

MT6826S封装外观图

 

五、应用场景:多领域创造价值

凭借其卓越性能,MT6826S在多个高端领域展现出广泛应用前景。

电机控制:在伺服电机控制和直流无刷电机控制领域,MT6826S的高精度和高速响应特性为电机提供了精准的位置反馈,是实现精密运动控制的关键。对于闭环步进电机控制应用,芯片的高分辨率确保了平稳的低速运行和精确的定位。

工业自动化:在工业机器人领域,MT6826S可用于关节角度测量,其坚固的磁性结构不受油污、粉尘等恶劣工业环境影响。作为绝对角度位置传感器,它在阀门控制、执行器定位等场景中同样表现出色。

替代光电编码器:MT6826S提供了一种更可靠、更经济的解决方案,可直接替代传统光电编码器。其磁性感应原理不受环境污染影响,寿命更长,维护成本更低,特别适用于条件苛刻的环境。

 

六、结语

追求精度和效率的时代,精密的测量千变一律,智能的感知万里挑一。MT6826S正以其独特的技术优势和创新的使用体验,在无数机器臂的优雅舞动中,在众多智能设备的精准运行中,默默地发挥着它的作用。它解决的不仅是角度测量的精度问题,更是通过其自校准技术和丰富的接口选项等,让高精度测量变得更为简单和可靠,为精密控制领域注入新动力。

如需了解更多有关MT6826S的信息或申请样品,可联系纳芯微官方授权代理商:sales@chiplinkstech.com,微信公众号:智联微-电机控制芯片,提供选型服务和技术支持,期待更多工程师通过MT6826S,解决实际应用中的精度难题,实现效率与成本的双重优化。

附样品申请:

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