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12bit DACの精度があるといっています。
自動的に、省エネモードになるみたいです。

矢印の方向的に、VDD（VCC）に5Vを入れて使うみたいです。3.3Vに3.3Vを入れても動くみたいです（3.3V mode）。

AGC:automatic gain control: adjust the amplification lelvel to compensate for temperature and magnetic field variations
AGCは、アンプの増幅率を、温度や周囲の磁気の変動に合わせて変化させます。

CORDICというシステムで、ホールセンサーの値を角度に変換します。
出力はPWMか、Analog出力かで選択可能のようです。

購入元

aliexpress で買いました。
磁石付きでよかった。300円ぐらいでした。

pinについて

pin	説明
DIR	Ground->時計回り、VDD->反時計回り　を正とする
PGO,GP0	Ground->Programming option B ,OTPをするためのモードっぽい
Analog output	角度
SDA	A4
SCL	A5
VCC	5.0V(6.1V以下)

ひとまず、実際に使ってみる

RAW　ANGLEを読み出すだけなら、特に設定もなく使える。

接続

pin	Arduino接続
DIR	Ground-
PGO,GP0	接続しない
output	接続しない
SDA	A4
SCL	A5
VCC	5.0V
GND	GND

サンプルプログラム

#include <Wire.h>

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(250000);
}

void loop() {
  Wire.beginTransmission(0x36);
  Wire.write(0x0C);
  Wire.endTransmission(false);

  Wire.requestFrom(0x36, 2);

  while (Wire.available()) {
    byte angle_h = Wire.read();
    byte angle_l = Wire.read();
    unsigned int angle = (0x0F & angle_h) << 8 | angle_l;
    Serial.print(angle);
    //Serial.print(angle,HEX);
    Serial.print(" ");
  }
  delay(1);


  Wire.beginTransmission(0x36);
  Wire.write(0x0B);
  Wire.endTransmission(false);

  Wire.requestFrom(0x36, 1);

  while (Wire.available()) {
    byte state = Wire.read();

    Serial.println(state, BIN);
  }

}

二個データがSerialプロッタに入ってきます。
最初の一個目は角度データ。二個目は状態情報

1100111 => 正常
1001111 => 磁力強すぎ
1010111 => 磁力弱すぎ

という意味です。

結果

二個目のstateデータの送信を停止し、Serialプロッタで表示すると

いい感じで変換されてます。

360度を2^12(4096)分割の精度なので、360/4096を掛ければ、角度に変換できます。

pinのDIRを5Vにすると、RAW ANGLEも方向が反転するみたいです。

感想

めっちゃ精度高いです。
磁石の上下位置は1mmぐらい上下しても、1度ぐらいしか変動しなかった（手の振動の影響かも）ので、上下方法は割とどこでもいい感じですね。

3.3V

3.3Vで運用する場合、VDD5Vと連結したほうがいいみたいです
右端の10μFは、OTP（one time programming）をする時のみ必要と書いてあります。

磁石について

Bz:おそらく、z軸方向の磁束密度
図の黄色の円に注目してほしい、この領域は、傾きが一定な平面である。このセンサーはこの特徴をもとに角度を計算する。

「The maximum allowed displacement of the rotational
axis of the reference magnet from the center of the package is
0.25 mm when using a magnet with a diameter of 6mm.」
6mmの磁石を使う場合、センサーの中心軸からの磁石の回転軸のずれは0.25mmいかにする必要がある。

結構精度がいるな

中心の直径1mmの円にホールセンサーを配置してるそうです。

軸方向のエアギャップは、磁石によって変化する。

ヒステリシスについて

ホールセンサはおそらく4つ乗っています。
磁石が回転すると、それぞれのセンサーは、S->N->S・・・と磁気が変化していきます。
計測される磁束密度は

こんな感じで変化します。

仮に、

こんな感じに磁石とホールセンサを配置すると
磁束密度と磁石の位置xをの関係は

こんな感じになります。
曲線が二つあるのがわかります。
なぜこうなるかというと、私の予想ですが、磁石を近づけたことで、一部が磁化され、磁石を離しても、磁化された部分の影響で、磁石の磁力にプラスアルファされた磁場が発生し、実際よりも大きな磁場があると計測されるというわけです。

よって、回転角度に変換する際も、時計回りだったのを反時計回りで回すと、ヒステリシスが現れることになります。

Register mapの説明

スレーブアドレスは0x36です。

ZPOS: start position
MPOS: stop position
MANG: maximum angle
ZMCO: 何回、永久書き込みが行われたかを示す。3回まで

角度範囲を狭めると精度が上がる。
範囲は18度以上でないと、精度の向上にはならない。18度以下にしてはいけない。

0x07

bit	説明
PM(2bit)	0:normal ,01:LPM1,10:LPM2,11:LPM3 LPM= low power mode,磁気計測の間隔が変わるらしい
HYST(2bit)	0:OFF,01:1 LSB,10:2 LSB,11:3 LSB、シュミッドトリガがあるみたい
OUTS(2bit)	10:PWM出力,00:analog(0~100%),01:analog(10~90%),11? ,I2Cで読み出す場合はどちらでも関係ない
PWMF	PWMの周波数 00:115Hz,01:230Hz,10:460Hz,11:920Hz

SF(Slow Filter),FTH(Fast Filter Threshold,3bit)について

フィルターの設定

ノイズが少なく精度を上げるぶん、遅れが発生するみたい

Fast Filter は、FTHで設定した値を超えるぐらい、入力がばらつくときに発動する。
逆に、入力のばらつきが小さくなると、Slow　Filterに切り替わる

STATUS

bit	説明
MH	1=磁力が強すぎる
ML	1=磁力が弱すぎる
MD	1=磁石があることを検知

Programming mode

以降、いくつか永久書き込みについて説明しますが、何に使うかまず説明します。
この角度センサーは原理的に絶対位置がわかります。
よって、初期位置は0度ではありません。

初期位置でRAW　ANGLEを読み込み
ZPOSに格納すれば、初期位置が0度になります。

B mode

OUT pinで設定の書き換えを行う
一度しか行えない、永久書き込みになる、注意

start position と stop position　をPG0（GP0）をGNDにすることで教える。

A mode

I2Cで設定の書き換えを行う
ZPOS,MPOSをRAW ANGLEを読み込み、書き込むことで使用する。

以下は永久書き込みする場合の手順

BURN_ANGLE(0x80)をBURN　Register(0xFF)に書き込む
0.1ms待って、
0x01,0x11,0x10をBURN　Register(0xFF)に書き込む

ことで、永久書き込みができる

3回しかできないので注意

C mode

Aと違い、MANGとZPOSを永久書き込みする場合の手順

まず、

MANGに角度範囲を書き込む
CONFIGも書き込む
BURN_SETTINGS(0x40)をBURN　Register(0xFF)に書き込む
0x01,0x11,0x10をBURN　Register(0xFF)に書き込む
ZPOSを書き込む

Burn angle command

ZPOS,MPOSの永久書き込みに使用
3回まで行える。
ZMCOが一回ごとに増えていく

Burn setting command

MANGを永久書き込みするのに使う
ZMCO=0の時のみ使用可能
一度のみ可能

磁石とセンサーを動かさないと確定したら、実行する
これをしない場合、使うたびに、初めに磁石の位置を教える必要がある。

ZPOS,MPOSを読み込んでみる

デフォルトでは

ZPOS = 0xFOF
MPOS = 0x000
RAW ANGLE = 0x46B
ANGLE = 0x46B

でした。

ZPOSにRAW　ANGLEで書き換えてみます。

ZPOS = 4003
MPOS = 4003
RAW ANGLE = 4003
ANGLE = 0

となりました。
ZPOSを書き換えるだけで、自動的にMPOSが書き換わるようです。
さらに、ANGLEも0にずれました。初期位置の設定がこれで行えます。

永久書き込みについては、怖いうえに、今のところ必要そうでないので、チェックはしません。

プログラム

#include <Wire.h>
unsigned int AS5600_read_2byte(byte address);
byte AS5600_read(byte address);
void AS5600_write(byte address,byte data);

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(250000);

  byte data1;
  byte data2;
  data1 = AS5600_read(0x0C);
  data2 = AS5600_read(0x0D);

  AS5600_write(0x01,data1);
  AS5600_write(0x02,data2);


}

void loop() {
  unsigned int raw_angle;
  raw_angle = AS5600_read_2byte(0x0C);      //RAW agle
  delay(100);

  unsigned int angle;
  angle = AS5600_read_2byte(0x0E);      //agle
  delay(100);

  unsigned int zpos;
  zpos = AS5600_read_2byte(0x01);      //ZPOS
  delay(100);

  unsigned int mpos;
  mpos = AS5600_read_2byte(0x03);      //MPOS
  delay(100);

  Serial.print(raw_angle);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(angle);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(zpos);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(mpos);
  Serial.println(" ");

}

void AS5600_write(byte address,byte data){
  Wire.beginTransmission(0x36);
  Wire.write(address);
  Wire.write(data);  
  Wire.endTransmission();
}

byte AS5600_read(byte address){
  Wire.beginTransmission(0x36);
  Wire.write(address);
  Wire.endTransmission(false);

  Wire.requestFrom(0x36, 1);

  byte data;
  while (Wire.available()) {
    data = Wire.read();
  }
  return data;
}

unsigned int AS5600_read_2byte(byte address){
  Wire.beginTransmission(0x36);
  Wire.write(address);
  Wire.endTransmission(false);

  Wire.requestFrom(0x36, 2);
  unsigned int mpos;
  while (Wire.available()) {
    byte mpos_h = Wire.read();
    byte mpos_l = Wire.read();
    mpos = (0x0F & mpos_h) << 8 | mpos_l;
  }
  return mpos;
}

AS5600(磁気エンコーダー)をテストする

概要

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