1 應用簡報

引言

在過去的幾年里，自動化走出工業環境，已通過物聯網 (IoT) 集成到家庭和工作場所的各方面應用中。智能家居使我們能夠安全連接許多現代創新產品，例如掃地機器人、電動百葉窗和電子智能鎖，讓我們的生活更加輕松。通過將這些設備連接到物聯網，我們現在能夠從任何地方控制我們家中的這些設備，從而提高可靠性并節省成本。

隨著智能設備變得更加自主，有必要隨時了解其工作狀態和位置。此功能在電動百葉窗等低功耗自動化應用中尤為重要，因為在此類應用中，用戶需要確信系統按預期運行。本應用簡報將討論在電動百葉窗中實現位置檢測時的主要設計挑戰；電動百葉窗用于使百葉窗的打開和關閉變得快速方便，同時還可降低空調和供暖成本。

電動百葉窗的工作方式

傳統的百葉窗通過阻擋從窗戶投射進來的光線為建筑物遮光。通過在建筑物的窗戶和其余空間之間形成屏障，可以幫助保持室內溫度并節省供暖和制冷成本。這些百葉窗通常通過手動拉動繩線或直接拉動百葉窗來降低。電動百葉窗的電機連接到滾輪上，滾輪由遙控器或手機應用程序進行控制，遙控器或手機應用程序可以向百葉窗發送信號來使其向上和向下移動或移動到預設位置，因此十分方便。圖 1-1 所示為電動百葉窗中霍爾效應傳感器系統的功能圖。

圖 1 電動百葉窗中的
傳感器系統

電動百葉窗的設計挑戰

電動百葉窗需要不斷了解其位置，以便電機在任一方向到達行程終點時不會受到張力。百葉窗還需要識別用戶進行的手動調整，以便系統可以維護有關百葉窗狀態的實時信息。如果系統無法檢測到百葉窗的手動移動，則可能會影響系統性能并有損壞百葉窗的風險。

使用霍爾效應鎖存器進行旋轉編碼

霍爾效應鎖存器可以通過執行稱為旋轉編碼的功能來提供精確的位置數據。增量式旋轉編碼器可將旋轉運動轉換為電信號，從而更精確地控制自動化系統。隨著旋轉的發生，增量編碼器會產生交替的高電平和低電平脈沖，這些脈沖可以指示旋轉物體的速度和方向。在電動百葉窗中，霍爾效應鎖存器可以跟蹤連接到電機軸的環形磁體的極性變化。此跟蹤可以指示電機旋轉次數，這一信息使系統能夠了解百葉窗的速度和位置。在窗簾將沿兩個不同方向移動的此類應用中，可以使用兩個單軸鎖存器或一個二維 (2D) 鎖存器來指示百葉窗的位置。

單軸鎖存器解決方案

當使用兩個單軸鎖存器（例如 DRV5012）來確定方向時，精確放置傳感器以實現最佳 90 度正交偏移非常重要。當傳感器之間的距離為每個磁極長度的一半加上任意整數個磁極長度時，便可獲得 90 度偏移。理想的 90 度偏移可更大限度地提高每個狀態之間的時序裕度，從而防止由機械容差、傳感器不匹配和信號抖動導致的誤差。圖 1-2 中的輸出信號是一個 2 位正交輸出的示例，清楚地展示了四種不同的狀態。

圖 2 2 位正交輸出

如果在檢測方向變化時出現錯誤，可能會導致電動百葉窗失去其位置信息并錯誤地檢測到行程終點。圖 1-3 的磁性增量編碼器顯示了與環形磁體相關的傳感器配置，可實現 90 度偏移。

圖 3 磁性增量編碼器

DRV5012 器件是一款可通過引腳選擇采樣率的超低功耗數字鎖存器霍爾效應傳感器，推薦用于功率受限的應用，例如電池供電的百葉窗。

結論

電動百葉窗因其更加便利和節能特性而在智能家居中越來越受歡迎。霍爾效應鎖存器為電動百葉窗提供了精確可靠的位置檢測解決方案，并解決了需要隨時了解百葉窗位置的主要設計難題。可使用兩個單軸鎖存器進行可靠的測量，也可使用 2D 鎖存器來提高傳感器和磁體布局靈活性，并且 2D 鎖存器很適合功率和空間受限的應用。