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瑞萨线圈优化工具:降低门槛、提高效率 重构传感设计流程

发布时间:2025-12-09 责任编辑:lily

【导读】瑞萨电子推出的 RAA2P3226,是无磁电感式位置传感器的标杆。其双线圈设计带来 19 位分辨率与 0.01° 绝对精度,上电即输出真实位置信息。AGC 功能补偿气隙变化,16 点线性化进一步提升精度。该传感器耐 - 40℃至 125℃极端环境,抗干扰且无需维护,完美替代传统编码器,适配机器人关节、AGV、工业电机控制等高精度需求场景,搭配瑞萨线圈工具更易集成。


基于电感式线圈传感器技术,瑞萨IPS产品采用简易金属标靶与双线圈/单线圈配置,可检测旋转、线性或弧形位置。瑞萨电感式位置传感器IC即使在高温(-40至125°C)、粉尘、潮湿、机械振动及电磁干扰等恶劣环境下仍能保持稳定运行;此外,电感式原理决定了传感器不受杂散磁场影响,且无需维护。得益于产品的高性能,耐用性与低维护成本,使其成为电机控制、执行器、阀门、机器人及基础设施等对可靠性和长期性能/寿命有严苛要求应用领域的理想选择。


三款产品均具备高精度位置检测能力,精度优于电周期的0.1%。其中RAA2P3226和RAA2P3200最高可支持600K RPM(电气转速),传播延迟低于100纳秒,这对高速电机应用至关重要。高端型号RAA2P3226支持双线圈(2路位置信息),具备19位分辨率和>0.01°绝对精度,满足工业电机/机器人应用的高精度需求。RAA2P4200专为医疗设备、动力工具等低速应用设计;RAA2P3200则针对高速电机换向应用设计。三款产品均内置自动校准与线性化功能,可简化系统并提升系统级性能。


瑞萨还将推出车规级IPS产品RAA2P452x和RAA2P4500,预计将于今年晚些时候上市。双通道RAA2P452x与瑞萨微控制器(MCU)搭配使用时,可助力客户实现ASIL D安全等级。该车规级解决方案为低速车身控制和底盘系统提供经济高效的选择,同时确保品质不变。


基于电感式位置传感器的设计通常涉及集成PCB、无源元件、IC,以及安装在运动部件上的金属标靶。其中,主要设计难点在于外部传感元件,如发射和接收线圈,必须精确配置以实现高精度,并需针对系统的机械与环境要求进行定制。瑞萨推出的网页版电感式位置传感器线圈优化工具通过自动化线圈布局、仿真和调谐,有效解决这一难题,显著降低开发人员的学习门槛。借助该工具,工程师还能获得准确的性能预估,并通过优化线圈布局克服制造限制。


RAA2P3226

双线圈IPS技术,适用于电感式机器人关节、AGV物流小车,及工业机器人/协作机器人,各种电机控制

输出接口:UART、ABI、步进-方向、I²C

最高19位分辨率,0.01°绝对精度(集成游标功能)

自动增益控制(AGC)补偿气隙变化

16点线性化功能提升精度

启动时提供真实绝对位置信息(true power on)

支持旋转、弧形,及线性位置检测

工业级温度范围:-40°C至125°C

供电电压:3.0V/5.5V


RAA2P3200

高速低延迟IPS,适用于电机换向、电动自行车,及工业机器人/协作机器人,各种电机控制

输出接口:SPI、UART、ABI、UVW,或步进-方向

自动增益控制(AGC)补偿气隙变化

16点线性化功能提升精度

支持旋转、弧形,及线性位置检测

工业级温度范围:-40°C至125°C

供电电压:3.0V/5.5V

过压、反极性及短路保护


RAA2P4200

单线圈设计,适用于低速服务机器人、动力工具,及医疗应用

输出接口:Anolog、PWM、I²C

自动增益控制(AGC)补偿气隙变化

16点线性化功能提升精度

支持旋转轴向/非轴向、弧形,及线性位置检测

工业级温度范围:-40°C至125°C

供电电压:3.0V/5.5V

过压、反极性及短路保护

可替代ZMID4200


在电感式位置传感器的整体设计链路中,PCB 集成、IC 与无源元件的搭配、运动部件金属靶标的装配均属基础环节,真正的设计壁垒在于发射与接收线圈这类外部传感元件—— 其布局精度直接决定传感器测量性能,且需结合系统机械结构和环境工况做定制化适配,过往往往需要依赖芯片厂商的专业技术支持,普通开发者难以独立完成。


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为此,瑞萨电子推出了网页版电感式位置传感器线圈优化工具,凭借自动化的设计流程,大幅降低了技术门槛与学习周期。


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该工具支持瑞萨 RAA2P3226、RAA2P3200、RAA2P4200 等全系列 IPS 芯片,开发者仅需三步即可完成线圈设计:先选定适配的 IC 型号与线圈配置方案,再根据检测的运动类型(旋转、弧形或线性)匹配设计模板,最后启动一键仿真与优化。工具会同步提供 3D 动态可视化效果、实时电感估算、信号电压预测、线性误差分析等数据,助力工程师提前预判设计性能。


此外,工具还能自动规避 PCB 制造工艺限制,并直接生成可用于生产的 Gerber 文件。其提供的三种配置方案可满足不同场景需求:单配置方案(2 个接收线圈 + 1 个发射线圈)结构精简、成本可控,适用于基础位置检测;双高分辨率配置(4 个接收线圈 + 1 个发射线圈)可实现超高测量精度,适配机器人关节等高端场景;冗余配置(4 个接收线圈 + 2 个发射线圈)通过双发射线圈电气隔离提升系统安全性,可用于关键设备。


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