TMRセンサによる外乱磁場ノイズに
対応した角度検知

外乱磁場ノイズによる精度の悪化は磁気センサに共通した課題です。外乱磁場ノイズ源と磁気センサの距離を確保したり、磁気シールドを配置する場合は、設計上の大きな制約となりシステムの高コスト化につながります。また、対策効果とコストのバランスを調節しながら適切な設計を選択することが困難でした。
TDKではその解決策として、複数センサにより外乱磁場ノイズ信号を抑制する方法を提案しています。下記の「対策方法概要」では、信号磁場に対して逆位相出力となる２つのセンサの出力差を利用することで外乱磁場ノイズの影響を相殺しています。
使用するセンサ数の選択により、想定される外乱磁場ノイズと許容できる角度誤差を考慮しながら、合理的な対策を選択できます。

対策方法概要

・磁石からの信号磁場に対して互いに180度逆位相出力となる位置 (Position1と2）に２つのセンサを配置する。この際、外乱磁場ノイズに対しての２つのセンサ出力は、ほぼ同相・同レベルである。

・差動出力を利用することにより、信号出力は増大し、外乱磁場ノイズによる影響は相殺される。

センサ数による効果比較

ターゲットとする精度、改善したい角度誤差の原因に応じて、使用するセンサの数、配置の調整が可能
※当社シミュレーション条件において （磁石Br : 270mT、外乱磁場強度： 5mT）

計算方法（Off-Axis配置）

• Step1 : 隣接する2つのセンサのSin, Cos出力を足し合わせる
   -　S₁₂ = S₁ + S₂, 同様にして S₃₄, S₅₆, S₇₈
   → Off-Axis角度検出で発生する2次高調波成分の歪みを抑制
• Step2 : Step1で求められた隣接する2つのセンサ出力の和について、差分を求める
   -　S₃₄ – S₁₂ = S₁₂₃₄, S₇₈ – S₅₆ = S₅₆₇₈
   → 外乱磁場耐性を高める
• Step3 : S₁₂₃₄とS₅₆₇₈からAtanを計算
   - 内側センサから求められる角度θ₁₂₃₄
   - 外側センサから求められる角度θ₅₆₇₈
• Step4 : 内側センサと外側センサの検出角度値の比較
   - 外側センサは内側センサの1/2の磁場強度
   - 外乱磁場に対し、θ₁₂₃₄はθ₅₆₇₈の2倍の精度
   - したがって、2 x θ₁₂₃₄ – θ₅₆₇₈ = θ12345678
   → さらに外乱磁場耐性を高めることが可能

8センサ計算時のブロック図

On-Axis(軸端磁石)配置の外乱磁場対策についての資料もございます。お問い合わせください。
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