MT6835的介绍和使用

原创已于 2025-12-17 14:23:28 修改 · 3.3k 阅读

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#编码器 #磁编 #MT6835 #校准

于 2025-01-09 09:13:59 首次发布

特性

21位核心角度分辨率，支持最高120,000转/分钟的转速
角度输出延时2微秒~10微秒
提供客户端的自动非线性校准模式，无数据交互、自动计算补偿，实现<±0.07°的INL
可同时支持增量ABZ、增量UVW、 PWM绝对值和4线SPI总线输出
内置3.3V~5.0V 均可编程的EEPROM

磁铁要求

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间隙（AG）保持在1mm是最优的，较大的偏心（DISP）和较大的间隙（AG）会恶化INL。

参考电路

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4脚是自校准使能控制脚，如果不想使用自校准功能，可以直接接地。

SPI协议

MT6835的SPI使用模式3（CPOL=1, CPHA=1）传输数据。MT6835在时钟上升沿采样数据。速率最高16MHz。
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SPI单字节读寄存器

C3~C0=‘0011’，再加寄存器地址A11~A0，然后MT6835就会返回对应寄存器数据。
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SPI单字节写寄存器

C3~C0=‘0110’，再加寄存器地址A11~A0，再加寄存器数据D7~D0。
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SPI烧录EEPROM

C3~C0=‘1100’，后面12位地址位全部输入‘0’。MT6835如果正确接收到了该指令，会在MISO数据线上返回0x55的确认码，如返回任何其他值，均表示指令接收失败。此命令一旦执行，所有在EEPROM中有映射地址的相关寄存器的数值都会被写入EEPROM。EEPROM烧录指令发出后，请等待至少6秒，再给芯片断电，否则烧录可能会失败。
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MT6835的寄存器表和EEPROM的关系如下图，不是所有寄存器表中的数据都被映射到 EEPROM里去的，只有那些需要被存储保存的数据才被设计定义成可以存入EEPROM的，具体请参见第 10章有关寄存器的描述。每次芯片上电，存储在EEPROM的数据都会自动的导入到对应的寄存器表地址中去，之后可以由客户自由通过SPI指令修改相应寄存器中的数值，如果这些客户想保存这些被修改的寄存器值，可再次利用SPI烧录EEPROM的指令将其保存到EEPROM中。
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SPI 自动设置零点寄存器

MT6835提供了SPI自动设置当前角度到零点寄存器的专用指令，使用SPI命令 C3~C0=‘0101’，后面12位地址字段全部输入‘0’。MT6835如果正确接收到了该指令，会在MISO 数据线上返回0x55的确认码，如返回任何其他值，均表示指令接收失败。注意该操作只是将当前的角度位置自动的写入’ZERO_POS[11:0]’寄存器，并没有烧录在EEPROM里，如果需要将此数据烧录进EEPROM里（设置完零点后，至少等待1us再烧录），请参考烧录EEPROM的操作。
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SPI连续读角度数据

连读数据的SPI命令是 C3~C0=‘1010’，上位机发送连读命令+0x003起始地址后，MT6835就会持续返回寄存器0x003~0x006的数据，直到通信被终止。
MT6835提供给客户外部锁存当前角度数据的机制，当SPI通信的片选信号CSN的下降沿被MT6835 检测到的瞬间，内部角度寄存器0x003~0x006的数据就被锁存住了，直到这些数据被读取走。
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设置零点寄存器并烧录进EEPROM

MT6835的零点寄存器‘ZERO_POS[11:0]’定义了输出的角度数据的0°位置，零点寄存器的地址和定义如下表。
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MT6835出厂默认配置的零点位置和1对极充磁磁铁的位置关系：
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(1)利用SPI自动设置零点寄存器‘ZERO_POS[11:0]’命令，该指令仅可将当前物理角度值写入零点寄存器（没有烧录进EEPROM）

(2)手动计算零点并通过SPI指令写入零点寄存器‘ZERO_POS[11:0]’

a. 首先通过SPI写入0x000到寄存‘ZERO_POS[11:0]’（清零该寄存器，以免干扰计算）
b. 通过SPI读寄存器命令，将当前的角度寄存器数据读取出来；
c. 计算目标零点的数值，通过SPI写寄存器指令写入‘ZERO_POS[11:0]’ ;

无论采用以上两种方法中的哪一种，如果要将零位寄存器的数值烧录进EEPROM，都需要额外的一步通过SPI ‘烧录EEPROM’’ 的操作。
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校准

MT6835提供了总共三层校准机制：
第一层是芯片的出厂基础校准，由MagnTek在交付给客户之前完成；
第二层是客户端的自动校准，在芯片磁铁等安装完毕后，由用户在系统稳定匀速运行状态下，控制MT6835进行自动校准；
第三层客户端NLC校准，需要将MT6835和一套高精度的参考源对拖运行，将MT6835的角度数据和参考源的角度进行对比计算之后，再将相关参数写回MT6835进行校准。

出厂校准

MT6835芯片在出厂之前都会完成基础的测试校准。如图-28所示，AMR磁阻元件的天然失调、Sin/Cos之间的幅度误差以及相位误差都会在芯片的FT测试过程中被校准补偿，以确保出厂的MT6835的INL<±0.5°（典型值）。
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客户端自校准

MT6835提供了客户端自校准模式，自校准可以将磁铁偏差、芯片磁铁安装偏差所造成的非线性进行补偿校准。自校准模式由引脚4（CAL_EN）控制，当引脚4由低电平接到高电平时， MT6835就进入了自校准状态，此时让系统匀速运转，MT6835自带的处理电路就会自动计算相关非线性参数和校准，并将校准参数自动烧录进EEPROM。在自校准成功运行后，典型情况下INL会减小到±0.07°以下。具体的校准步骤和操作如下：
(1)配置自校准允许的转速区间。自校准可以被允许运行在不同的速度下，客户可以根据情况选择希望使用的速度，并通过SPI接口配置AUTO_CAL_FREQ[2:0]寄存器，该寄存器出厂默认配置是0x03（400转/分钟~800转/分钟）；
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(2)将系统平稳的运行在目标转速；
(3)在系统已经平稳匀速运转的情况下，将引脚4接高电平进入自校准状态。保持这一速度继续运转64圈以上。自校准的状态可以从PWM输出（引脚10）进行观测（在自校准模式下，PWM输出将自动切换成自校准的状态）；
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另外自校准的状态也可以通过SPI接口从寄存器 0x113[7:6]读取:
0x113[7:6]=00, 没有运行校准;
0x113[7:6]=01, 正在进行自校准;
0x113[7:6]=10, 自校准失败;
0x113[7:6]=11, 自校准成功;
(4)如果自校准运行失败，请检查系统连接和配置，并重复上述步骤（1）~（3）;
(5)自校准成功完成后（等待>6秒钟），请务必给芯片断电；
(6)芯片重新上电后，才可以进行别的操作；

注意：
Magnket 推荐使用对拖方式提供匀速环境，速度波动请控制在 3%以内，MT6835 规格书上给出的角度精度即在此速度波动范围内测得。市场上常见品牌的高精度、高分辨率光编伺服驱动基本都能达到这一水平，Magnket 实验室测试使用的是多摩川电机TSM3006N2357E200，驱动器是固高的GSHD0032AAP1.

对拖速度建议放在对拖电机速度波动最小的速度段，此时校准效果最优。MT6835提供了8档校准速度，只要将芯片配置成客户所需速度段即可，配置过程可以放在芯片初始化步骤内。出厂默认配置为 400-800rpm。对拖工装由客户自行设计，请尽量保证同心度，根据我们经验，如果同心度做的不好，会导致速度波动变大，自校准效果变差甚至失败。

客户端非线性校准（NLC）

MT6835除了出厂基础校准和客户端自校准之外，还提供了客户端非线性（NLC）校准。NLC校准由一张256个点的查找表组成如图-29所示，每个点的数据都记录在MT6835的EEPROM中。一种推荐的校准系统如图-30所示，两套互相连接的伺服系统，其中主拖电机安装的高性能光电编码器提供高精度的参考角度数据供校准使用。
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