AKM AK7401 仕様

  • こんにちは!私は、Asahi Kasei AK7401回転角度センサICのデータシートの内容を読み込み、理解しています。このデバイスの機能、仕様、使用方法など、ご質問にお答えできますので、お気軽にご質問ください。データシートには、12ビットの角度分解能、様々な異常検出機能、そして自走モードとトリガモードの2つの動作モードといった特徴が記載されています。
  • AK7401の角度検出分解能は?
    AK7401の角度非線形性は?
    AK7401の出力形態は?
    AK7401の動作モードは?
    AK7401にはどのような異常検出機能がありますか?
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 1 -
1. 用途
操舵角センサ、ペダル開度センサ(アクセル,ブレーキ等)、スロットルバルブ開度検出用途
2. 概要
ホール素子内蔵シリコンモノリシック回転角度センICです。
円盤型磁石2極径方向着磁)と本センサICで非接触回転角度センサを容易に実現します。
磁気収束板を使った磁場検出方式であり、磁石回転軸ずれ耐性に優れています。
角度検出分解能:12ビット
角度非線形性:±0.95度以下(@25℃)
過電圧保護VDDン、16V
逆接続保護VDD-VSSピン、-16V
IC内部タイミングによって自動で角度情報を更新する自走モードの他に、ユーザの任意のタイミン
グで角度情報を更新するトリガモードを搭載しています
高精度モーOFF他に、高精度モードとしSPC(2回平均モード)HP(8回平均モード
2種類を選択できます。
出力形態は3線シリアルとPush-Pull出力/NMOS出力選択可能なPWM出力の2形態です。
各種異常検出機能VDD電圧範囲異常、メモリデータ異常検出磁場範囲異常等)を搭載してい
す。
任意の角度位置を0°に設定できるゼロ点設定機能、回転方向PWM波数、PWM性等の設定
等が可能です。
EEPROMは3多重構成になっており同じ値を3つの異なるアドレスに書き込みます。の方式
より、メモリ化けに対する耐性を強化しています。
(車載対応)回転角度センサIC
AK7401
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 2 -
3. 目次
1. 用途 ..................................................................................................................................................... 1
2. 概要 ..................................................................................................................................................... 1
3. 目次 ..................................................................................................................................................... 2
4. ブロック図 .......................................................................................................................................... 3
5. 回路構成 .............................................................................................................................................. 4
6. ピン配置、機能 ................................................................................................................................... 5
7. 絶対最大定格 ....................................................................................................................................... 6
8. EEPROM特性 ..................................................................................................................................... 6
9. 動作条件 .............................................................................................................................................. 7
10. 電気・磁気的特 ............................................................................................................................ 7
11. シリアルI/Fディジタル特性............................................................................................................. 8
12. PWM特性 ....................................................................................................................................... 9
13. 動作の説明 ...................................................................................................................................... 11
概要 ................................................................................................................................................. 11
モード遷移 ..................................................................................................................................... 12
ノーマルモード ............................................................................................................................. 12
ユーザ設定モード .......................................................................................................................... 16
モードと各ピンの状態の関係 ....................................................................................................... 17
角度位置とシリアル出力値の対応 ................................................................................................ 17
14. 各種機能説明 ................................................................................................................................. 18
15. シリアル通信のデータ構 ........................................................................................................... 20
データ形式 ..................................................................................................................................... 20
タイミング詳細 ............................................................................................................................. 21
OPCODE ....................................................................................................................................... 22
SIN/SOUTデータ構 ................................................................................................................... 22
OPCODEの各モードにおける受付可 ........................................................................................ 23
16. レジスタおよびEEPROM構成 ...................................................................................................... 24
レジスタアドレスマップ ............................................................................................................... 24
EEPROMメモリアドレスマップ ................................................................................................... 24
各レジスタ・メモリ設定値 ........................................................................................................... 25
17. EEPROM多重構成の詳 .......................................................................................................... 34
EEPROM3多重構成および異常検出について ............................................................................. 34
レジスタリフレッシュ(メモリリロード)機 .......................................................................... 34
18. 磁場角度測定とシリアルデータおよびPWM出力の関係例 .......................................................... 37
19. 異常検出機能 ................................................................................................................................. 39
異常検出項 ................................................................................................................................. 39
電源電圧監視機能 .......................................................................................................................... 40
高精度モード(SPCHP)における演算異常CALC_ERR .................................................. 41
異常検出時の出力状 .................................................................................................................. 42
20. 弊社出荷時のデフォルト設定 ....................................................................................................... 43
21. パッケージ ..................................................................................................................................... 44
22. 半田リフロー耐熱性区分 ............................................................................................................... 46
23. センサ位置(参考) ...................................................................................................................... 47
24. 外部接続回路例 ............................................................................................................................. 48
重要な注意事項 ........................................................................................................................................ 49
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 3 -
4. ブロック図
1 AK7401のブロック図
HE-X
INT(X)
INT(Y)
Rev. Vol.
Protection
Overvoltage
Protection
POR Diagnostic
HE-Y
Angle
Detection
PWM
Serial
I/F
Hall
Drive
Chopper
Switch
PreAmp
Voltage
Regulator
Driven by VCORE
OUT
VDD
VSS
TEST0 TEST1
CS
SCLK
SIN/
SOUT
EEPROM
OSC
HE-X
INT(X)
INT(Y)
Rev. Vol.
Protection
Overvoltage
Protection
POR Diagnostic
HE-Y
Angle
Detection
PWM
Serial
I/F
Hall
Drive
Chopper
Switch
PreAmp
Voltage
Regulator
Driven by VCORE
OUT
VDD
VSS
TEST0 TEST1
CS
SCLK
SIN/
SOUT
EEPROM
OSC
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 4 -
5. 回路構成
ブロック
HE-X/Y
X,Y 2チャンネルのホール素子です。磁気収束板を利用して、ICのパッケー
ジ面に平行な磁場のX,Y成分を検出します。
Chopper Switch
ホール素子駆動の電流方向を切り替えることでホール素子のオフセットやノ
イズを低減します。
PreAmp
X,Y成分それぞれのホール素子信号を増幅します。
Hall Drive
ホール素子の駆動回路です。
OSC
発振回路および分周回路、タイミング信号の生成回路です。5.12MHzの
スタークロックを発生させます。
INT-X/Y
PreAmp出力信号を積分して、オフセットやノイズを低減します。
Angle Detection
X/Y方向のホール素子信号から角度を検出します。
Serial I/F
角度データを読み出す際のシリアルインターフェイスです。
PWM
検出した角度データを基にPWM信号を生成する回路です。
Overvoltage Protection
電源ピンに印加された過電圧からICを保護します。
Rev. Vol. Protection
電源の逆接続かICを保護します。
POR
パワーオンリセット回路です。低電圧時にICのリセットを行います。
Voltage Regulator
電源電圧をレギュレートし、IC内部電圧を発生します。
EEPROM
3多重方式の不揮発性メモリです。
Diagnostic
VDD電圧範囲異常、メモリデータ異常、検出磁場範囲異常等の検出しま
す。
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 5 -
6. ピン配置、機能
No.
ピン名
I/O
機能
1
VDD
-
正電源ピン
2
TEST0
I/O
テストピン
3
CS
I
チップ選択ピン
4
SCLK
I
シリアルクロック入力ピ
5
OUT
O
PWM出力ピン
6
TEST1
I/O
テストピン
7
SIN/SOUT
I/O
データ入出力ピ
8
VSS
-
負電源ピン
※テストピン(TEST0, TEST1ピン)は使用時オープンとしてください。
2 AK7401のピン配置
1
4
5
8
VDD
TEST0
CS
SCLK
VSS
SIN/SOUT
TEST1
OUT
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 6 -
7. 絶対最大定格
項目
記号
最小
最大
単位
備考
電源電圧
V
DD
-16
16
V
VDDVSSピン
過電圧耐圧、逆接続耐圧
OUT
端子電圧
V
OUT
-0.3
V
DD
V
OUTピン
過電圧耐圧
但しV
DD
V
OUT
であること
OUT
出力電流
I
OUT1
-10
10
mA
PWM出力ピン
シンク・ソース電流
SIN/SOUT
端子電圧
V
SINSOUT
-0.3
16
V
SIN/SOUTピン
但しV
DD
V
SINSOUT
であること
SIN/SOUT子電流
I
OUT2
-1.25
1.25
mA
SIN/SOUTピン
出力時シンク・ソース電
入力端子電圧1
Vin1
-0.3
16
V
CSSCLK ピン
但しV
DD
Vin1であるこ
入力端子電圧2
Vin2
-0.3
6
V
TEST0TEST1ピン
但しV
DD
Vin2であるこ
メモリ書き込み回数
-
1000
Cycle
保存温度範囲
Tstg
-50
+150
C
注意)絶対最大定格に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、デバイスが破壊に至ることがあ
ます。破壊に至らない場合でも、信頼性や寿命に悪影響を及ぼすことがあります。また、通常の
動作は保証されません。
電源電圧OUT 端子電圧、SIN/SOUT 端子電圧及び入力端子電 1 の値は、瞬間的な接触や誤接
続に対するもので、恒久的にその電圧がかかっている場合を保証するものではありません。
電圧値は対VSS基準です
8. EEPROM特性
条件:V
DD
=4.0~5.5V
項目
記号
最小
標準
最大
単位
備考
EEPROM書換回数
1000
cycle
メモリ書込時動
周囲温度
0
85
EEPROM込時間
20
ms
3多重メモリ複写時間を
含む
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 7 -
9. 動作条件
項目
記号
最小
標準
最大
単位
備考
電源電圧
V
DD
4.0
5
5.5
V
動作温度範囲
Ta
-40
-
+150
C
注意)動作条件に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、電気的特性及び磁気的特性は保証され
ません。
10. 電気・磁気的特性
条件(特記無き場合)Ta=40~150CV
DD
=4.0~5.5V
項目
記号
ピン
条件、備考
最小
標準
最大
単位
検出磁場範囲
B
RANGE
20
50
70
mT
角度検出範囲
A
RANGE
-
0
359.9
Deg
.
角度検出分解能
A
RES
-
12bit
0.088
Deg
.
角度非線形性※1
A
INL
SIN/SOUT
@25
高精度モード
SPCHP
-0.95
+0.95
Deg
.
出力ノイズ
H
NOISE
SIN/SOUT
1σ
高精度モード
SPC
0.2
Deg
.
感度ミスマッチ
温度ドリフト
H
MXY
SIN/SOUT
動作温度範囲
(室温基準)
高精度モード
SPCHP
-0.45
0.45
Deg
.
ADCオフセッ
温度ドリフト
ADC
os
SIN/SOUT
-0.18
0.18
Deg
.
角度出力周期
(自走モード)
Tp
SIN/SOUT
100
110
se
c
角度出力周期
(トリガモード)
Tpt
SIN/SOUT
100
se
c
消費電流
Idd
VDD
出力無負荷時
8
12
mA
起動時間※2
-
2.0
ms
POR解除電圧
-
電源立ち上げ傾
5V/ms以下
2.75
3.40
3.85
V
POR検出電圧
-
電源立ち下げ傾
5V/ms以下
2.30
2.90
3.40
V
1:磁気ヒステリシスによる角度誤差を含んだ値です。磁気ヒステリシスとは、磁石左回り時の検出
角度と磁石右回り時の検出角度の差です
2角度演算開始可能となるまでの時間です。動作電圧範囲にV
DD
が到達後、角度演算可能となるまで
の時間です。
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 8 -
11. シリアルI/Fディジタル特性
条件(特記無き場合)Ta=40~150℃,V
DD
=4.0~5.5V
項目
記号
ピン
条件、備考
最小
標準
最大
単位
入力High電圧
V
HSIN
SIN/SOUT,
SCLK,CS
0.7V
DD
V
入力Low電圧
V
LSIN
SIN/SOUT,
SCLK,CS
0.3V
DD
V
入力電流
I
SIN
SIN/SOUT,
SCLK,CS
-10
+10
A
出力High電圧
V
HSOUT
SIN/SOUT
I
SOUT
=400uA
0.8V
DD
V
出力Low電圧
V
LSOUT
SIN/SOUT
I
SOUT
=700uA
-0.3
0.2V
DD
V
立ち上がり時間
1
T
RSOUT
100pF
(SIN/SOUT-VSS)
0.15
0.3
µs
立ち下がり時間
1
T
FSOUT
100pF
(SIN/SOUT-VSS)
0.12
0.25
µs
クロック周波数
F
SCLK
SCLK
0.001
2000
kHz
1出力レベルが変わるポイントSCLKエッジ)からV
HSOUT
0.8V
DD
V
LSOUT
=0.2V
DD
となるまでの時間
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 9 -
12. PWM特性
1)DC特性
条件(特記無き場合)Ta=40~150℃,V
DD
=4.0~5.5V
項目
記号
ピン
条件、備考
最小
標準
最大
単位
出力Lowレベ
V
LP
OUT
Iout-4mA
5
10
%V
DD
出力Highレベル
V
HP
OUT
Iout4mA
90
95
%V
DD
PWM分解能
R
PWM
OUT
12bit
0.0195
(80/4096)
%
DC
/LSB
PWM 出力形態
OUT
Push-Pull出力
NMOS出力可変
PWM 出力極性
OUT
+/-可変
%
DC
%デューティーサイクルを示します。
2)AC特性
条件(特記無き場合)Ta=40~150℃,V
DD
=4.0~5.5V
項目
記号
ピン
条件、備考
最小
標準
最大
単位3
PWM周波数1
F
PWM1
OUT
225
250
275
Hz
PWM周波数2
F
PWM2
OUT
450
500
550
Hz
PWM周波数3
F
PWM3
OUT
900
1000
1100
Hz
PWM周波数精
OUT
-10
10
%
立ち上がり時間1
Push-Pull
T
RPP
OUT
2.2nF(OUT-VSS)
10k(OUT-VDD)
0.1
0.22
0.6
s
立ち下がり時間2
Push-Pull
T
FPP
OUT
2.2nF(OUT-VSS)
10k(OUT-VDD)
0.2
0.47
0.9
s
立ち上がり時間1
NMOS
T
ROD
OUT
2.2nF (OUT-VSS)
10k(OUT-VDD)
40
50
60
s
立ち下がり時間2
NMOS
T
FOD
OUT
2.2nF (OUT-VSS)
10k(OUT-VDD)
0.2
0.47
0.9
s
PWMドライバ
ジッター
J
PWM
OUT
1σ
0.05
%
DC
0°時Duty
OUT
PWM出力極性+
9.9
10
10.1
%
DC
359.9°時Duty
OUT
PWM出力極性+
89.9
90
90.1
%
DC
0°時Duty
OUT
PWM出力極性-
89.9
90
90.1
%
DC
359.9°時Duty
OUT
PWM出力極性-
9.9
10
10.1
%
DC
1 0.1×V
DD
から0.9×V
DD
となるまでの時間です。
2 0.9×V
DD
から0.1×V
DD
となるまでの時間です。
3 %
DC
%デューティーサイクルを示します
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 10 -
角度位置に対すDuty10%90%(@0~359.9°)
※上図は、PWM出力極性+設定の場合。(角度が増加するとDuty比が増加)
3 角度位置に対するDuty
角度位置0°
Duty10%
角度位置180°
Duty50%
角度359.9°
Duty90%
F
PWM
10%
DC
90%
DC
V
HP
V
LP
50%
DC
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 11 -
13. 動作の説明
概要
AK7401 には、「ノーマルモード」と「ユーザ設定モード」の2つの動作モードがあります。
「ノーマルモード」は通常の回転角度センサとしての動作をします。「ノーマルモード」には、IC内部
タイミングによって自動で角度情報を更新する自走モード」と、ユーザの任意のタイミングで角度
報を更新する「トリガモード」の2種類があります。
「ユーザ設定モード」では、レジスタおよびEEPROM読み書きが可能で、任意の角度位置を0°に設
定できるゼロ点設定機能、回転方向、PWM周波数やPWM極性等の設定等を行うことが可能です。
AK7401に電源を投入すると、自動的EEPROMに書き込まれた設定値に基づいてレジスタがリセッ
され「ノーマルモード」で動作します。なお、「ノーマルモード」では、TRGMDレジスタ(アドレス:
0x0C)の設定に従い、「自走モード」または「トリガモード」で動作します。
<初期設定時の操作手順
1)AK7401に所定の電圧を投入すると「ノーマルモード」で動作します。
2)シリアルインターフェースを通して、所定のデータを書き込むことで、「ユーザ設定モード」に遷
移し、設定条件などをEEPROMに書き込みます。
3)電源の再投入あるいは、シリアルインターフェースに所定のデータを書き込むことで、「ノーマル
モード」に戻りAK7401の動作を確認し、設定条件が正しいことを確認します。
4)角度測定を開始します(自走モードまたはトリガモード)
<通常使用時の操作手順
1)AK7401に所定の電圧を投入します。
2)正常な角度出力が出力されるようになるまで待ちます。なお、AK7401の起動後、角度出力可能と
なるまでの準備状態の時間は、以下のような出力となります。
PWM出力
Low固定
シリアル出力
ALL0
エラービット(シリアル
LOW
3)「自走モード」の場合は、シリアルインターフェース、あるいPWM力を通して角度データを
み取ります。「トリガモード」の場合は、シリアルインターフェースにトリガコマンド(オペコ
ド:0111を送信することで角度測定を開始します。所定の測定時間後に、角度データの読み出し
を行います。
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 12 -
モード遷移
AK7401のモード遷移は、シリアルインターフェースで所定のデータを書き込むことにより行います。
4 AK7401のモード遷移図
ノーマルモード
ノーマルモード中はANGレジスタ(アドレス0x00およCHMD1レジスタ(アドレス:0x02以外
のレジスタにアクセスすることができません。また、ユーザ設定モードからノーマルモードへの切り替
えを行うとすべてのレジスタが初期化されます。
自走モード
自走モードを設定するとIC 内部のタイミングによって周期100μsで磁場角度測定を行います。磁場
度の測定およびデータ処理が終了すると、磁場角度値のシリアルデータが決定されます。
シリアルデータPWM号に変換しOUT端子より出力します。1kHz/500Hz/250Hz のいずれかに設
定されたPWM 周期で角度データを出力します。
磁場角度測定とシリアルデータおよびPWM出力のタイミングは、高精度モードの設定によって異なり
ますが、ここでは、高精度モードSPC(デフォルト)の場合を説明します。
シリアルデータは、直前2回分の磁場角度測定値の平均値が角度測定データとして出力されます。
PWMは、PWM周期の直前2回分の磁場角度測定値の平均値が出力されます。図5にタイミングの概
を示します。
なお、高精度モードHP及び、高精度モードOFFの場合は、『磁場角度測定とシリアルデータおよPWM
出力の関係』の箇所に記述しております
ノーマル
モード
ユーザ設定
モード
OPCODE0101
Addr.0x02
DATA0x50F
OPCODE0101
Addr.0x02
DATA0
または、
電源再投入
または、
ソフトリセット
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 13 -
磁場角度測定
*ホール素子駆動方向
N-2
回目
()
N-1
回目
()
N
回目
()
N+1
回目
()
N+2
回目
()
N+3
回目
()
N+4
回目
()
N+5
回目
()
N+6
回目
()
N+7
回目
()
N+8
回目
()
N+9
回目
()
N+10
回目
()
シリアルデータ
(+-)
(-+)
(+-)
(-+)
(+-)
(-+)
(+-)
(-+)
(+-)
(-+)
(+-)
(-+)
(+-)
PWMデータ
{(N-2回目)+ (N-1回目)}/2
PWM出力
5.角度データのシリアルおよびPWM出力
自走モードからユーザ設定モードへの切り替えタイミングは、PWM 出力周期の最後です。モード切替
後、少なくともPWM の1周期は待機時間を設けてください。
磁場角度測定
*ホール素子駆動方向
N-2
回目
()
N-1
回目
()
N
回目
()
N+1
回目
()
N+2
回目
()
N+3
回目
()
N+4
回目
()
N+5
回目
()
N+6
回目
()
N+7
回目
()
N+8
回目
()
N+9
回目
()
N+10
回目
()
モード切替
モード切替
コマンド
モード
自走モード
ユーザ設
定モード
PWM出力
Hi-Z
固定
6.自走モードからユーザ設定モードへの切
自走モードで、シリアルインターフェー を使用して連続して角度データを読み出す場合、読み出し
コマンドを入力するタイミングによって最新あるいは最新から1 回前の測定データが読み出されます
ので、注意が必要です。
測定周期100μs
PWM出力周期
測定周期100μs
PWM出力周期
{(N+8回目)+ (N+9回目)}/2
平均値
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 14 -
すなわち、CS 端子をHigh にして角度読み出しコマンドオペコード1001入力するとAK7401
角度データ読み出しを開始したと判断します。読み出しコマンド実行中は測定された最新の角度データ
及びエラー情報が読み出し用バッファに転送されませんので、前回の角度測定が終了する以前に読み
出しコマンドを送信すると、読み出しバッファに新しい角度データが更新されないので、読みだしたデ
ータは、の測定データと同じになります。つまり、読み出しコマンド送信周期が磁場角度測定周期と
同等もしくは早い周期である場合、毎回角度磁場測定切り変わりで読み出しコマンドが実行される可能
性があるため、エンドレスでシリアルデータが更新されなくなる可能性があります。そのため、読み出
しコマンド送信周期を10KHz未満とする必要があります。
磁場角度測定
N-1回目
N回目
N+1回目
N+2回目
角度データ(ANG
{N-3回目+N-2回目}/2
{N-2回目+N-1回目}/2
{N-1回目+N回目}/2
{N回目+N+1回目}/2
読み出し用バッファ(ANG_WBUF
{N-3回目+N-2回目}/2
{N-2回目+N-1回目}/2
{N-1回目+N回目}/2
{N回目+N+1回目}/2
エラービット(シリアル用)
{N-3回目+N-2回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2
{N-1回目+N回目}/2 {N回目+N+1回目}/2
角度データ読み出しコマンド
コマンド
コマンド
シリアルデータ
{N-2回目+N-1回目}/2 {N-1回目+N回目}/2+エラービット
7.角度データ読み出し(1)
磁場角度測定
N-1回目
N回目
N+1回目
N+2回目
角度データ(ANG
{N-3回目+N-2回目}/2
{N-2回目+N-1回目}/2
{N-1回目+N回目}/2
{N回目+N+1回目}/2
読み出し用バッファ(ANG_WBUF
{N-3回目+N-2回目}/2
{N-2回目+N-1回目}/2
{N-2回目+N-1回目}/2
{N回目+N+1回目}/2
エラービット(シリアル用)
{N-3回目+N-2回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2
{N回目+N+1回目}/2
角度データ読み出しコマンド
コマンド
コマンド
シリアルデータ
{N-2回目+N-1回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2
8.角度データ読み出し(2)
更新されない
更新されない
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 15 -
トリガモード
トリガモードを設定すると、AK7401 は待機状態となり、トリガコマン(オペコード0111受信後
に磁場角度測定1 行いレジスタ(アドレ0x00に測定データを格納して再び待機状態に戻り
ます。
トリガコマンド(オペコード0111を送信した後、100μs以上経過後に角度読み出しコマン(オペ
コード1001を送信して角度データを読み出してください。測定データが読み出せる状態になる前
に角度読み出しコマンドを実行すると、エラー情報を出力します(Even パリティ+エラーフラグ+角
ALL0)。
なお、トリガモードでは、高精度モードOFFにしてください。また、トリガモードにおいてはPWM
出力はHi-Zとなります。
トリガーコマンド
測定①
測定②
測定③
角度データ(ANG
前回のデータ
測定データ①
測定データ②
トリガーコマンド無
トリガーコマンド無
角度データ読み出しコマンド
コマンド
コマンド
シリアルデータ
9.トリガモードにおける測定タイミング
待機状態
測定時間
待機状態
測定時間
待機状態
測定データ①
エラー情報
Even パリティ+エラーフラグ+角度ALL0
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 16 -
ユーザ設定モード
ユーザ設定モードを設定すると、AK7401のレジスタおよびEEPROMにアクセスが可能になります。
EEPROMアクセスすることにより、以下の項目を設定することができます。
①ゼロ点設定
任意の角度位置を0°位置として設定できます。
②回転方向
磁石回転が反時計回りCCWで角度出力値が増加するか、磁石回転が時計回りCWで角度出力
値が増加するかが設定できます。
③ノーマルモードにおけるモード選択
ノーマルモードにおける自走モード(角度情報自動更新)あるいは、トリガモードの選択できます
④高精度モード
高精度モードとしてSPC(2回平均モード)HP(8回平均モード)の2種類の選択と、高精度モー
OFFが設定できます。
⑤積分回数
PREAMPの出力の積分回数を設定できます積分回数は自動あるいは1回が選択できます自動
モードでは、磁場強度に応じて2回あるいは1回に自動設定されます1回モードでは、磁場強度によ
らず1回の積分回数となります。
PWM周波数&出力極性
PWM出力の周波数および出力極性が設定できます。PWM周波数は1kHz/500Hz/250Hzから選択し、
出力極性はHigh(角度が増加すると、Highの時間が長くなります)/Low(角度が増加すると、Lowの時
間が長くなります)が選択できます。
PWM出力モード
PWM出力モードが設定できます。Push-Pull/NMOS出力が選択できます。
⑧異常検出磁場範囲
磁場範囲異常診断機能の閾値の下限値、上限値が設定できます。
⑨メモリロック
全ての設定が終了した際にメモリロックを行い、メモリデータの誤書き換えを防止することができ
ます。
⑩異常診断Disable機能
AK7401の持12項目の異常診断機能において項目別に検出する/しないの設定ができます
ユーザ設定モードでは角度データ、印加磁束密度データ、異常診断データは自動更新されません。
新されたデータをチェックしたい場合はTriggerマンド(OPCODE0111)送信後角度更新周期後に読
み出し作業を行ってください。
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 17 -
モードと各ピンの状態の関係
モードと各ピンの状態の関係は以下の通りになります。
ピン名
モード
ノーマルモード
ユーザ設定モー
自走モード
トリガモード
CS
シリアル用入力
シリアル用入力
SCLK
シリアル用入力
シリアル用入力
SIN/SOUT
シリアル用入力/出力
シリアル用入力/出力
OUT
PWM出力
Hi-Z
Hi-Z
角度位置とシリアル出力値の対応
シリアル角度データと角度位置の関係は以下のようになりますゼロ点設定を行った場合は、ゼロ
設定位置を角度位置0°として出力します。
角度位置 [°]
データ値
0
0x000
360÷4096)×1
0x001
360÷4096)×2
0x002
360÷4096)×3
0x003
360÷4096)×4095
0xFFF
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 18 -
14. 各種機能説明
磁場強度検出機能(レジスタアドレス0x01
モジュールに磁石とセンサを組み付けた際に、磁場強度を検出し、所定の磁場強度が得られている
否かのチェックを行うことができます。磁場強度は、ユーザモードにおいてレジスタアドレス0x01
リードすることで取得できます。0255mT範囲を8bit解能で検出します。磁場強度はLSBあた
り約1mTとなります。この値は目安としてご使用ください。80mT以上の磁場強度においては、磁場
強度に応じて検出誤差が大きくなります80mT内での使用をお勧めします。本設定に関しては、
レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください
メモリロック機能(メモリアドレス0x03
全ての設定が終了した際に、メモリロックを行い、メモリデータの誤書き換えを防止することがで
ます。本設定に関してはレジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。メモリロック後は、
メモリに対して書き込みを行うことができなくなります。但し、読み出しは可能です。また、ロッ
ク後はメモリロックを解除できません。
個体識別情報設定機能(メモリアドレス0x04
ユーザが任意の個体識別情報(12bit)を設定することができます。本設定に関しては、レジスタおよび
EEPROM成の項を参照ください。
回転方向設定機能(メモリアドレス0x05
センサに対して磁石が反時計回りでセンサ出力増加の設定(時計回りで減少)、または磁石が時計
りでセンサ出力増加の設(反時計回りで減少)の何れかを設定することが可能です。本設定に関し
ては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入またはノーマルモー
ドに遷移することで設定は反映されます
ゼロ点設定機能(メモリアドレス0x06
任意の角度位置を0°位置として設定することが可能です。0°位置の定義は、出力コード0LSB
す。ゼロ点設定の際は、先に回転方向の決定(書き込み)をお願いいたします。本設定に関しては
レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷
移することで設定は反映されます。
異常検出設定機能(メモリアドレス0x07
必要に応じて12項目の異常検出機能を機能毎に不検知にすることが可能です。本設定に関しては、
ジスタおよびEEPROM成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷
することで設定は反映されます。
磁場範囲異常診断機能(メモリアドレス0x080x09
使用条件に合わせ、磁場範囲異常診断機能の閾値の上限値、下限値を設定することが可能です。設定
した上限値を超える、または下限値を下回る磁場強度になると本センサは異常検出出力状態に移
します。磁場範囲が、設定下限値と設定上限値の間に戻ると、ICは正常出力に自動的に復帰します。
本設定に関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、または
ノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。
シリアル出力をご使用の場合、磁場範囲異常検出により異常出力を行っている際にも角度データ
エラー信号と共に出力されますが、その値の精度は保証の限りではありません。また、閾値は上限
>下限値となるように設定してください
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 19 -
PWM周波数&出力極性設定機能(メモリアドレス0x0A
PWM周波数(2505001000Hzの何れか)と出力極性(+/-)を設定することが可能です。本設定に
関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入またはノーマルモ
ードに遷移することで設定は反映されます。
PWM出力モード設定機能(メモリアドレス0x0B
PWM出力モードを選択することが可能です。出力モードは、Push-Pull出力/NMOS出力の何れかを
選択します。本設定に関してはレジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再
投入、またはノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。
トリガモード機能(メモリアドレス0x0C
AK7401自動的に角度演算を行い、都度角度出力データを更新する自走モードのほかに、ユーザの
任意のタイミングにより度演算を開始するトリガモードを搭載しております。本設定に関しては、
レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷
移することで設定は反映されます。
演算開始の指令を行いたい場合は、トリガコマン(オペコード0111)をICに対して送信してくだ
さい。演算結果を取り出したい場合は、一定時間後、角度読み出しコマンド(オペコード1001)に
より、度データを取得してください。た、度データは次のトリガコマンド(オペコー0111
を受信するまで保持されます。トリガコマンド(オペコード0111を再び受信すると角度演算デー
タは更新されます。(シリアルインターフェースでのみ使用可能で、PWM出力はHi-Z力となります。
メモリロックを行うと、その後の自走モード/トリガモード設定の変更はできません。
高精度モード機能メモリアドレス0x0D
高精度モードOFFの他に、高精度モードとしてSPC2回平均モード)HP(8回平均モード)の2
種類を選択できます。SPCでは、ホール素子のみならず回路のオフセットも除去します。HPでは、
SPCに比べてノイズが1/2に低減されますOFF(平均なし)では、主にホール素子のオフセットを
除去します。本設定に関してはレジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再
投入、またはノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。
ソフトリセット機能
ユーザ設定モードにて、シリアル通信を介し、ソフトリセットコマンド(オペコード0110)を AK7401
に送信することにより、AK7401はリセットされ、電源投入時と同様のパワーオンリセット後の状態
となります。
[AK7401]
014002685-J-04 2017/08
- 20 -
15. シリアル通信のデータ構成
データ形式
10にシリアル通信におけるデータ形式を示します。CSSCLKSIN/SOUTによる3線式の同期式シ
リアルインターフェースにより、レジスタおよびEEPROMの読み書き(Read/Write)を行いす。
このインターフェイスはCSHigh時のみ有効でSCLKの立ち下がりに同期してSIN/SOUTよりデー
タを入力、SCLKの立ち上がりに同期してSIN/SOUTよりデータを出力します。
SIN/SOUTREAD命令時のデータ出力フェーズのみドライブされます。
データは4ビットのOPCODEOP3OP0)、 7ビットのアドレスA6A01ビットのエラービット
(角度データ読み出し時/ HiZ(その他の読み出し時)/ Don’t Care(書き込み時)12ビットのデータ
D11D0の計24ビットによって構成されます。
CS
Write:
SCLK
SIN/SOUT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
22
23
OP3
2
OP2
OP1
OP0
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
X
D11
D10
D2
D1
OPCODE(OP[3:0])OP[3:0]=0001bin
CS
Read:
SCLK
SIN/SOUT
1
2
3
4
5
6
10
11
12
13
14
15
16
21
22
23
OP3
OP2
OP1
OP0
A6
A5
A1
A0
D11
D0
D10
D4
D3
D2
24
D1
Hi-Z
OPCODE(OP[3:0])OP[3:0]=0010bin
D0
24
Hi-
20
D9
D8
不定
Hi-Z
10.シリアル通信におけるデータ形式
/