使用 MPS 的 MA600A 磁性角度传感器来制作摇杆控制器
目前很多人形机器人还是用航模遥控器进行控制,传统的电位器摇杆存在机械磨损和寿命问题,而 MA600A 凭借其高精度、高分辨率和非接触式的特点,能够完美解决这些痛点。
以下是基于 MA600A 制作无电位器控制摇杆的具体设计方案:
- 核心设计思路
摇杆需要检测 X 轴和 Y 轴两个方向的偏转。因此,你需要使用 2颗 MA600A 传感器 和 2颗微型磁铁。
基本原理:将磁铁固定在摇杆的转轴上,MA600A 传感器固定在 PCB 上正对磁铁的位置。当摇杆偏转时,磁铁随之转动,MA600A 检测磁场角度的变化并转化为数字信号,从而得出摇杆的偏转角度。
安装方式:推荐使用 离轴(Off-axis)安装。因为摇杆的转轴中心通常被机械结构占用,离轴安装可以将传感器布置在转轴侧面的任意位置,非常适合摇杆的紧凑结构。 - 硬件物料与结构设计
核心传感器:MA600A × 2。它采用 QFN-16 封装,直径仅 3mm,体积极小,可以轻松嵌入摇杆底座。
磁铁选型:建议选用 径向充磁的圆形或圆环磁铁。磁铁安装在摇杆转轴底部或侧面,需确保磁铁旋转时与 PCB 上的传感器保持平行。
主控 MCU:主控使用树莓派 PICO,不仅成本低廉、性能强大,而且对 MicroPython 和 C/C++ 都有极好的支持。用于读取 MA600A 的角度数据并转换为游戏手柄/控制器的标准信号(如 USB HID 或 蓝牙信号)。
机械结构:
设计一个万向节结构,将摇杆的 X 轴和 Y 轴物理分离。
X 轴和 Y 轴的转动轴上分别固定一颗磁铁。
在两颗磁铁的正下方(或侧面)的 PCB 上,分别焊接一颗 MA600A。 - 硬件电路连接
MA600A 支持 3.3V 供电,且通信接口丰富。为了获取高精度的绝对角度,推荐使用 SPI 接口。两颗 MA600A 可以通过 SPI 总线并联与 MCU 通信。 - 方案优势
超长寿命:完全无接触测量,消除了传统电位器的碳膜磨损问题。
极高精度:MA600A 具有高达 12 位至 15 位的无噪声分辨率,能捕捉到手指极其微小的推动动作。
抗干扰与稳定性:采用 TMR(隧道磁阻)技术,相比传统霍尔传感器,具有更好的温度稳定性和更低的噪声。