3 測定の非線形性

磁界強度に影響する磁石の材料特性以外では、機械的な位置のずれや許容誤差により、角度計算が非線形になることがあります。

測定される最終的な誤差の結果は、主に 4 つのカテゴリに分類されます。これらはそれぞれ測定の線形性に直接影響し、最終的な角度誤差を最小限に抑えるために適切に制御する必要があります。それらを以下に示します。

• 振幅の不一致
• オフセット
• 位相誤差
• 歪み

振幅の不一致

振幅の不一致は、精度に影響を及ぼす主要な要因です。個別の入力を互いにプロットして、理想的な単位円と比較できます。

図 3-1 振幅の不一致による非線形性

軸交差点では、誤差がゼロになることに注意してください。それらの中間点では、かなり大きな誤差が見られることがあります。これは通常、2 つの入力ソースのいずれかに正規化係数を適用することで制御します。大きい方の入力の振幅を減衰させるか、小さい方の入力の振幅を増加させることができます。この機能は TMAG5170 と TMAG5273 の両方に統合されており、システムのキャリブレーションに役立ちます。

デュアル・センサまたは冗長センサが必要な場合は、センサの配置によって振幅を一致させることが特に重要になります。TMAG5170D-Q1 は、各センサを垂直にスタックすることでセンサの配置に関する課題を単純化します。これにより、さまざまな量の振幅の不一致を発生させる機械的な配置の誤差が減少します。

オフセット

入力換算オフセットは、入力がゼロを中心としていないために発生します。この不均衡により、単位円の中心がずれたものになります。

図 3-2 オフセットによる非線形性

位相誤差

アークタンジェントの計算に使用される 2 つの入力の位相誤差は、入力の位相差が 90 度からずれていることによるものです。これらの入力をプロットした結果は、振幅の不一致と似ていますが、いずれかの軸に沿って歪んでいるわけではありません。

図 3-3 位相誤差による非線形性

歪み

歪みは、検出される磁気入力が純粋な正弦波ではないことにより発生します。これは、磁石との距離が一貫していなかったり、磁石の形状が不規則であったりなど、さまざまな要因が原因で発生します。たとえば、非円形磁石を回転させたり、センサとの距離を変更したりすると、より複雑な非線形性を持つ入力が生成される場合があります。

図 3-4 入力の歪みによる非線形性