一种基于MLX90316的磁性角度传感器的设计方案

　　这两路霍尔信号将通过一个完全差分、带有经典偏移消除技术的模拟处理链进行放大、采样。调节后的模拟信号再通过ADC(可编程为14bits或15bits)转换为数字信号，之后这两个数字信号再通过芯片内部的由DSP实现的反正切函数计算模块来计算角度，计算公式为：

　　实际中x V和y V还存在式(1)所示的误差表达式：

　　MLX90316的偏移误差、灵敏度误差和垂直度误差都会对输出的角度信息产生较大的影响。虽然芯片内部使用了动态偏移电压消除机制，并且可以在一定程度上通过芯片内置的DSP模块来调整它们之间的正交性，但这些误差仍会反应在传感器的输出信号上。通常由芯片本身所产生的误差在0.3度以内。

　　传感器输出的表征当前角度值的信号可以以串行数字通信(SPI)方式输出，也可再通过D/A转换器变回模拟信号，以PWM模式或模拟量形式输出。为了满足设计电路的结构简单、成本低等要求，这里选择的是SPI输出模式，避免了模拟输入带来的额外误差源。

　　5.系统软件设计

　　由于MLX90316所获得的角度信息是以SPI模式输出的，因此程序设计的关键就是SPI通信的实现。SP总线接口是一种同步串行外设接口它是是一种由4根信号线构成的串行接口协议。这4根信号线分别是：时钟线(SCK)、数据输入线(MISO)、数据输出线(MOSI)和从设备使能线(SS)。SPI接口中，MC9S08DZ60作为主控端，MLX90316作为从属端。SPI通信模块主要让MC9S08DZ606读MLX90316输出的数字信号。

　　SPI的通信过程为：主控端先输出一个0xAA以及一个0xFF作为通信起始信号，接着输出8个0xFF，而从端会同时输出2个0xFF、4个字节的角度信号以及4个0xFF，从而完成一次数据通信。具体的通信时序如图6所示，软件流程如图(7)所示。

　　6.实验验证

　　基于以上理论分析和实际测量，实测数据如表1所示，角度θ的误差在0.5度以内，满足所要求的技术指标。

　　7.结论

　　本文在为实现恶劣环境下角度值的测量的基础上，介绍了一款基于MLX90316的非接触式、低成本、高分辨率，高抗干扰的磁性角度传感器的设计方案。方案利用霍尔传感器MLX90316所设计的磁性角度传感器具有非接触式、高精度、高抗干扰等优点。通过对机械结构和硬件电路的分析，找出误差来源，在此基础上编写软件算法，实现角度值的测量，精度能达到0.5°，满足所要求的技术指标，可广泛运用于汽车、电机等工业领域中。