工業(yè)傳感器的熱點(diǎn)趨勢及其解決方案

　　迎?九?（《電子產(chǎn)品世界》，北京?100036）

　　摘?要：預測性維護、工業(yè)4.0、智能工廠(chǎng)等帶來(lái)了對工業(yè)傳感器的新需求。作者訪(fǎng)問(wèn)了8家領(lǐng)先的工業(yè)傳感器供應商或代理商，請他們介紹了工業(yè)傳感器的新動(dòng)向，及其最新的解決方案。

　　關(guān)鍵詞：預測性維護；加速度計；慣性傳感器；角度傳感器；低功耗

　　1 預測性維護

　　1.1 村田無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器在預測性維護中的應用

　　1）預測性維護的重要性

　　轉動(dòng)設備被廣泛地應用于工業(yè)環(huán)境中，而由于設備磨損、老化等原因造成的設備停機給企業(yè)帶來(lái)的損失，這不僅僅包括設備的維修成本，而且因為設備停機造成的產(chǎn)線(xiàn)停滯會(huì )給企業(yè)造成更大的經(jīng)濟損失。通過(guò)振動(dòng)信號的分析，可以在設備故障的早期階段偵測設備潛在故障，為設備的維修保養做提前預判，大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率及OEE （Overall EquipmentEffectiveness，設備總體效能）。

　　在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，預測性維護是最受全球制造業(yè)CEO（首席執行官）關(guān)注的一項技術(shù)。表1中的數據是由德勤與美國競爭力委員會(huì )在2016年做的調查，通過(guò)對全球制造業(yè)CEO訪(fǎng)問(wèn)，對包括預測性分析在內的多個(gè)先進(jìn)工業(yè)技術(shù)進(jìn)行了排序，排序1到11，1為最高排序，11為最低排序。

　　數據來(lái)源：德勤與美國競爭力委員會(huì )，《2016年全球制造業(yè)競爭力指數》。

　　從表1可見(jiàn)，預測性維護在美國和中國市場(chǎng)均排在首位。其背后的原因在于，每年制造業(yè)企業(yè)花費在設備維護上的費用開(kāi)支巨大，但是依舊無(wú)法避免設備的停機或是因為設備老化而造成的生產(chǎn)良品率下降。據ISA數據顯示，全球制造商每年因停機遭受的損失總計約為6 470 億美元。而在預測性維護的產(chǎn)業(yè)中，占市場(chǎng)份額最大的是振動(dòng)傳感器，66%的預測性維護系統使用振動(dòng)傳感器抓取設備的振動(dòng)頻率，并對振動(dòng)頻譜分析從而做出預判。

　　2）村田的解決方案

　　村田電子通過(guò)向后一體化整合戰略，結合村田電子在壓電陶瓷振動(dòng)敏感元件的技術(shù)經(jīng)驗和遍布全球的先進(jìn)制造能力，推出了可用于工業(yè)設備預測性故障維護的無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器。圖1所示是村田電子的無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器。

　　村田電子推出的無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器LBAC0ZZ1LZ使用433 MHz無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，在工業(yè)現場(chǎng)復雜環(huán)境下可實(shí)現100 m的穩定通信距離。傳感器采用電池供電，小巧靈活，易于現場(chǎng)安裝，避免了現場(chǎng)布設數據線(xiàn)或電源線(xiàn)的困難。傳感器的敏感元件采用的是村田電子的陶瓷壓電元件，體積小巧，可檢測最高10 kHz的振動(dòng)信號。結合超低功耗MCU（微控制器），對采集的振動(dòng)信號在傳感器端做快速傅里葉變換（FFT）算法。配合村田電子的智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)使用，可以應對各種復雜的工業(yè)現場(chǎng)，在100 m的范圍內，可支持多達50個(gè)傳感器節點(diǎn)接入，為智能化工廠(chǎng)轉型助力。

　　1.2 預測性維護需要性能穩定、超低功耗、超低自噪聲的傳感器

　　1）預測性維護的技術(shù)趨勢

　　在工業(yè)傳感器領(lǐng)域，工業(yè)4.0是最熱門(mén)的詞匯之一。這個(gè)主題非常復雜，因此許多傳感器技術(shù)將會(huì )變得更加重要。最強勁的增長(cháng)可能出現在氣體、壓力、震動(dòng)、濕度、溫度和光學(xué)傳感器等領(lǐng)域。

　　結合工業(yè)4.0，預測性維護可能是最令人關(guān)注的話(huà)題。通過(guò)監測工業(yè)機器的性能及其狀態(tài)，以備故障發(fā)生的提前預防，這需要智能地結合使用不同的傳感器。根據對發(fā)現潛在故障的早晚時(shí)間需要，可以使用超聲波、加速度或麥克風(fēng)傳感器。

　　這類(lèi)產(chǎn)品的普遍技術(shù)趨勢要求是更高的熱穩定性、超低功耗、超低自噪聲（高SNR）、低失真以及先進(jìn)的數字功能。

　　2）儒卓力的解決方案

　　儒卓力的目標不僅僅是銷(xiāo)售單一的產(chǎn)品，而且是在從創(chuàng )意階段到產(chǎn)品生命周期結束的過(guò)程中為客戶(hù)提供支持服務(wù)。在了解應用及其特定需求后，儒卓力嘗試優(yōu)化PCB（印制板），因此儒卓力使用現有的通用實(shí)踐場(chǎng)景，把應用必需的不同產(chǎn)品組合起來(lái)。

　　大多數情況下，傳感器應用需要一個(gè)微控制器、無(wú)線(xiàn)組件和至少一個(gè)顯示器件。而儒卓力為客戶(hù)提供一站式的服務(wù)，讓客戶(hù)不僅可以從儒卓力獲取所有的這些器件，甚至其他更多的資源。

　　此外，儒卓力還擁有自己的開(kāi)發(fā)實(shí)驗室，結合最新的市場(chǎng)趨勢，有針對性地設計并開(kāi)發(fā)相關(guān)的演示板，以幫助客戶(hù)顯著(zhù)地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　2 工業(yè)傳感器的熱點(diǎn)產(chǎn)品

　　2.1 用于精密振動(dòng)測量的加速度計及模塊

　　工業(yè)4.0的浪潮正在興起。眾所周知，工業(yè)4.0有著(zhù)大量的承諾，其中包括生產(chǎn)力和安全性的指數級改進(jìn)。如何實(shí)現生產(chǎn)力和安全性的大幅提升呢？這其中工業(yè)條件監測將發(fā)揮重要作用，而傳感器在其中將扮演關(guān)鍵角色。振動(dòng)是機器診斷的關(guān)鍵要素之一，已被可靠地運用于監控各種工業(yè)應用中的最關(guān)鍵設備。

　　1）高精度的振動(dòng)加速度計

　　振動(dòng)測量可以使用放置在被監測元件附近的加速度計進(jìn)行。這種傳感器可以是壓電式，也可以是MEMS（微機電系統）類(lèi)型，后者更具優(yōu)勢，不僅可以在低頻率下提供更好的響應，而且體積小巧。

　　以滾珠軸承故障監測為例，每次滾珠碰觸到開(kāi)裂處或者觸碰到內環(huán)或外環(huán)的缺陷位置，就會(huì )發(fā)生撞擊，引起振動(dòng)，甚至導致旋轉軸輕微移位。撞擊發(fā)生的頻率由轉動(dòng)速度，以及滾珠的數量和直徑?jīng)Q定。一旦故障出現，撞擊有時(shí)候會(huì )產(chǎn)生可以聽(tīng)見(jiàn)的聲音，即沖擊波，表現為低能量譜分量和相對較高的頻率，通常大于5 kHz，而且總是遠遠超過(guò)基本的旋轉頻率。只有低噪聲、高帶寬加速度計（例如ADI公司的ADXL100x）才能測量與首個(gè)故障信號相對應的頻譜線(xiàn)。

　　2）測量模塊的解決方案

　　盡管諸如ADXL100x系列加速度計具有寬帶寬和低噪聲特點(diǎn)。但是，它們采用單軸，需要配備相關(guān)的處理電子設備。為了簡(jiǎn)化設計，ADI越來(lái)越多地提供從組件到完整功能模塊產(chǎn)品。例如ADI公司提供了一套完整的解決方案，采用 ADcmXL3021型號實(shí)施三軸測量。這款3.3 V電源電壓產(chǎn)品包括3個(gè)基于A(yíng)DXL1002的測量鏈、1個(gè)溫度傳感器、1個(gè)處理器和1個(gè)FIFO（先入先出）。整個(gè)裝置封裝在一個(gè)鋁殼 (23.7 mm×26.7mm×12 mm) 內，可以即時(shí)安裝在旋轉機器上。該產(chǎn)品的全尺寸為±50 g，具有僅25 μg/√Hz的極低噪聲水平和10 kHz帶寬，這些特點(diǎn)使其能在大量應用中捕捉振動(dòng)特征。

　　信號處理模塊不僅包括一個(gè)具有32個(gè)系數的可配置FIR（有限沖擊響應）濾波器，還包括一個(gè)每軸2 048個(gè)節點(diǎn)的FFT（快速傅里葉變換）函數，用于對振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析。再將用這種方法計算得出的頻譜的每個(gè)頻率級別與可配置的報警閾值（每軸6個(gè)）進(jìn)行對比。如果頻譜組件過(guò)于密集，就會(huì )生成警報。該產(chǎn)品還可以通過(guò)SPI（串行外設接口）與主機處理器進(jìn)行交互，提供訪(fǎng)問(wèn)內部寄存器以及一組用戶(hù)可配置的函數的權限，包括先進(jìn)的數學(xué)函數，例如計算平均值、標準偏差、最大值、波峰因素和峰度（四階動(dòng)力矩，支持測量振動(dòng)的銳度）。利用這些機器健康狀況的深入見(jiàn)解，可以提高生產(chǎn)力和效率，最大限度地延長(cháng)正常運行時(shí)間，加速實(shí)現工業(yè) 4.0。

　　2.2 毫米波傳感器的應用潛力巨大

　　1）毫米波傳感器的發(fā)展趨勢

　　可用于工業(yè)領(lǐng)域的傳感器種類(lèi)很多，它們各自有各特點(diǎn)。而近年來(lái)，TI在發(fā)力毫米波傳感器(mmWaveSensor)在工業(yè)領(lǐng)域的應用，走在行業(yè)的前列。

　　T I 目 前 發(fā) 布 的 毫 米波傳感器，可工作于77GHz頻段（諸如IWR1642芯片等）和60 GHz頻段（IWR6843芯片），適配于各種工業(yè)場(chǎng)景的應用，包含室內室外各種應用場(chǎng)景：從無(wú)人機、智能交通、安防監控領(lǐng)域，到工業(yè)機器人、工廠(chǎng)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、智慧家居以及醫療看護等領(lǐng)域，毫米波傳感器都大有用武之地。

　　TI毫米波傳感器基于多輸入多輸出（MIMO）的調頻連續波（FMCW），精確感知目標的相對距離、相對速度、空間位置角度、材質(zhì)（通過(guò)雷達散射截面積RCS來(lái)表述）等各項參數，并且隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，可以對目標分類(lèi)和成像。

　　毫米波傳感器在工作時(shí)不會(huì )受到周?chē)h(huán)境的光照、氣候等環(huán)境因素的顯著(zhù)影響，可以安裝在塑料面板、石膏板等材料的后面，不會(huì )破壞工業(yè)設計與造型的美觀(guān)度；隨著(zhù)系統信噪比的不斷提升，毫米波傳感器的輻射功率也被控制在非常安全的范圍里，在許多的室內與家庭應用中，TI毫米波傳感器的電磁輻射功率已經(jīng)遠小于人們常用的Wi-Fi設備，而且在60 GHz或者77 GHz頻段，人體的體表皮膚對電磁波的反射率非常的高，大部分的輻射能量（超過(guò)60%）是被人體的皮膚直接反射回去而非能量吸收，事實(shí)上對人體而言是非常安全的。

　　也正是由于這些原因，可以預見(jiàn)在不久的將來(lái)，毫米波傳感器將會(huì )迅速地普及到工業(yè)與民用的各個(gè)領(lǐng)域中，例如電子設備（諸如手機或者燈光）的手勢控制、人體的體征探測（非接觸式呼吸與心率的探測）、居家看護的人體運動(dòng)與姿態(tài)檢測（比如老人摔倒的事件）、智能自動(dòng)門(mén)控系統（可以感知到人的行動(dòng)意圖從而決定是否真的需要為您開(kāi)門(mén)）、掃地機器人的自我定位與環(huán)境感知、建筑物與橋梁的輕微震動(dòng)監測、樓宇電梯的運行速度控制、河流與液位管道的防災監控（液位高低的測量以及地質(zhì)災害引起的液面波動(dòng)監測）等等，有越來(lái)越多的應用可以通過(guò)毫米波傳感器來(lái)實(shí)現。

　　2）TI的相關(guān)技術(shù)創(chuàng )新

　　TI在業(yè)內率先推出了基于RF（射頻）CMOS制程的毫米波傳感器，產(chǎn)品的集成度非常高，單顆芯片內集成了射頻模塊、高速高精度數模轉換模塊、射頻信號處理（3D FFT）硬件加速模塊、高速DSP（數字信號處理器）模塊、芯片微控制器（MCU）模塊、各種信號輸入/輸出單元模塊，使得產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比非常高，而且也是因為集成度高，降低了系統硬件設計的門(mén)檻（各種高速信號鏈都已經(jīng)集成在一個(gè)單芯片內，為毫米波傳感器的系統硬件設計帶來(lái)便利）。TI還準備推出基于片上天線(xiàn)（AOP）的單芯片毫米波傳感器，目前IWR6843AOP的工程樣片和開(kāi)發(fā)板（EVM）已經(jīng)可以提供給客戶(hù)。

　　2.3 工業(yè)用CMOS圖像傳感器的發(fā)展動(dòng)向

　　隨著(zhù)視覺(jué)信息在工業(yè)應用中變得愈發(fā)重要，未來(lái)CMOS圖像傳感器將從工業(yè)應用中獲得巨大發(fā)展機遇。目前已有不少工業(yè)自動(dòng)化應用中使用了CMOS圖像傳感器。然而隨著(zhù)應用領(lǐng)域的擴大，CMOS圖像傳感器也面臨著(zhù)諸多挑戰，解決這些挑戰正是未來(lái)CMOS傳感器發(fā)展的主要技術(shù)動(dòng)向。

　　1）加快產(chǎn)品迭代滿(mǎn)足不斷提升的分辨率需求

　　在工業(yè)應用中，CMOS圖像傳感器非常重要的應用之一便是自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI，Automated OpticalInspection）。在顯示面板檢測、PCB檢測等諸多應用中，人工檢測已無(wú)法勝任，只有依靠自動(dòng)光學(xué)。而隨著(zhù)面板尺寸和分辨率、PCB電路復雜度等的提升，檢測用CMOS圖像傳感器的像素要求也在不斷提升。

　　以顯示面板檢測為例，配套的AOI用CMOS圖像傳感器像素正在不斷提升——從5 MP到12 MP，再到2018年主流的20 MP，以及今年開(kāi)始廣泛使用的50 MP像素。

　　思特威目前正針對這一趨勢，設計開(kāi)發(fā)分辨率更高的產(chǎn)品，以幫助工業(yè)用戶(hù)滿(mǎn)足其在A(yíng)OI應用上的需求。

　　2）全局快門(mén)解決高速運動(dòng)下的圖像變形問(wèn)題

　　由于CMOS圖像傳感器逐行掃描式的成像原理，當成像物體高速運動(dòng)時(shí)，便會(huì )產(chǎn)生“果凍效應”，導致成像變形。而在高速運動(dòng)的生產(chǎn)線(xiàn)上，“果凍效應”嚴重影響了CMOS圖像傳感器的應用。

　　因 此 ， 業(yè) 界 推 出 了 “ 全 局 快 門(mén) ” （ G l o b a lShutter）的概念。通過(guò)整片CMOS圖像傳感器整體曝光，可實(shí)現高速物體成像無(wú)變形的效果，這對目前炙手可熱的機器視覺(jué)與圖像識別算法的實(shí)現至關(guān)重要。

　　當然，全局快門(mén)只是一個(gè)技術(shù)點(diǎn)，目前思特威的SmartGS系列產(chǎn)品將BSI（Backside Illuminated，背照式）、單幀HDR等技術(shù)應用于全局快門(mén)CMOS圖像傳感器中，面向工業(yè)推出了多款具有競爭力的產(chǎn)品，未來(lái)還將繼續研發(fā)及發(fā)布更高性能的產(chǎn)品。

　　3）獨特技術(shù)優(yōu)勢應對復雜光照條件

　　在很多工業(yè)應用環(huán)境中，由于環(huán)境或其他因素的限制，往往存在十分復雜的光照條件，例如低光照、明暗對比極大等情況。這就要求所采用的CMOS圖像傳感器擁有非常優(yōu)秀的低光照性能和高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）性能。

　　思特威在低光照、HDR等方面擁有不俗的技術(shù)優(yōu)勢，而通過(guò)將這些技術(shù)優(yōu)勢應用于工業(yè)用CMOS圖像傳感器產(chǎn)品，思特威先后推出了具有高感度和HDR功能的CMOS傳感器產(chǎn)品SC2210、SC4210。這兩款產(chǎn)品主要針對復雜環(huán)境，能夠實(shí)現具備高適應性的成像性能。

　　4）創(chuàng )新工藝助力芯片適應惡劣工作條件

　　提到工業(yè)應用，嚴苛的工作溫度是所有相關(guān)傳感器不可回避的問(wèn)題之一。傳統CMOS圖像傳感器芯片的工作溫度范圍往往不能滿(mǎn)足工業(yè)應用的需求，這就要求CMOS圖像傳感器芯片設計者從設計、制造、封裝等多個(gè)層面出發(fā)，擴大工作溫度。

　　2019年7月，思特威發(fā)布了兩款全新工業(yè)級CMOS圖像傳感器——SC2310T與SC4210T。這兩款產(chǎn)品兼具思特威獨特的像素技術(shù)與業(yè)界領(lǐng)先的工作溫度范圍，能夠為惡劣工作環(huán)境中的應用提供超低光照條件下的優(yōu)異成像性能，以及高達100 dB的動(dòng)態(tài)范圍。3 工業(yè)傳感器的整體趨勢探討

　　3.1 工業(yè)傳感器的高精度、綜合化和智能化

　　1）整體傳感器的動(dòng)向：高精度、綜合化、智能化

　　在工業(yè)4.0及智慧城市等市場(chǎng)的驅動(dòng)下，ST在運動(dòng)傳感器（加速計、陀螺儀、磁力計）和環(huán)境傳感器（溫度計、濕度計、氣壓計、硅麥克風(fēng)）上持續投入 ^[1] ?；?0多年MEMS產(chǎn)品設計和市場(chǎng)經(jīng)驗的積累，ST（意法半導體）認為工業(yè)市場(chǎng)對于傳感器提出了更高精度、更加綜合、更加智能化的需求。

　　為了助力智能工業(yè)，ST已經(jīng)發(fā)布了很多針對工業(yè)市場(chǎng)的高精度傳感器。它們中有具備超高帶寬（5kHz）的加速計可以檢測到高頻振動(dòng)，從而對工業(yè)設備做出有效的預測性維護；也有基于陶瓷封裝技術(shù)的加速計具有高精度、高穩定性（<0.075 mg/℃）及超寬溫度范圍（-40 ℃~+105℃），可以保證產(chǎn)品的安裝精度或檢測橋梁建筑物的傾斜角度。

　　在很多工業(yè)應用場(chǎng)景里，客戶(hù)經(jīng)常會(huì )既有運動(dòng)傳感器的需求（比如檢測碰撞和跌落），又有環(huán)境傳感器的需求（監測環(huán)境的溫度）。針對這樣的多樣化要求，ST將加速計和溫度計封裝到一顆芯片中，從而給系統帶來(lái)了更加簡(jiǎn)單的設計和更加小的尺寸。

　　很多工業(yè)客戶(hù)希望傳感器能更加智能化，不僅能從工業(yè)設備上采集到原始數據，更希望能告訴系統其數據背后的含義；也希望能通過(guò)大量設備收集到的數據進(jìn)行系統優(yōu)化，從而讓設備工作得更有效率。ST將人工智能和機器學(xué)習的概念也帶到了傳感器中，將上述設想變成了現實(shí)。

　　2）ST的“X”戰略

　　最近ST發(fā)布了 一 系列“ X ”傳感器（ 例 如ISM330DHCX、IIS2ICLX等），該系列傳感器具有增強的機器學(xué)習核心（Core），并且可以支持可編程狀態(tài)機（Finite State Machine）。通過(guò)這些功能，傳感器可以預設告警條件，一旦采集到的數據滿(mǎn)足預設條件則可以自行向系統告警；也可以設置幾種工作模式，然后通過(guò)不同設備采集到的大數據對工作模式的細節進(jìn)行優(yōu)化，從而令系統更加智能。

　　3.2 工業(yè)需要豐富多樣的傳感器及融合產(chǎn)品

　　受訪(fǎng)人：莫仕 工業(yè)解決方案業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 LindaShan

　　1）IIoT所需傳感器的總體特點(diǎn)超高效率的工業(yè)自動(dòng)化將需要采用IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）支持的技術(shù)，實(shí)現這一技術(shù)將需要一系列傳感器來(lái)監測環(huán)境條件，包括溫度、壓力、振動(dòng)、濕度和聲學(xué)。這些類(lèi)型的傳感器已經(jīng)被廣泛采用，并持續增長(cháng)。

　　IIoT的增長(cháng)還將推動(dòng)對機器視覺(jué)的需求，這將要求光學(xué)傳感器能支持具有極高幀速率（通常超過(guò) 1000 幀/s）的攝像機，以便近乎實(shí)時(shí)地傳輸高速工業(yè)過(guò)程的流媒體視頻。

　　在制造無(wú)人機（UAV）在過(guò)程中有無(wú)數的應用。其中，精確導航需要使用加速度計、陀螺儀、磁力儀、氣壓傳感器等，其中許多都結合在慣性測量單元等“傳感器融合”設備中。這將帶來(lái)高需求和長(cháng)期增長(cháng)。

　　印刷傳感器的使用，例如Molex（莫仕）印刷電子產(chǎn)品Soligie生產(chǎn)線(xiàn)上的傳感器，將加快生產(chǎn)速度，同時(shí)降低成本。

　　2）莫仕的解決方案

　　莫仕最近與Contrinex合作，后者生產(chǎn)用于工廠(chǎng)自動(dòng)化、安全和RFID（射頻識別）系統的傳感器，現在可以為產(chǎn)品設計師提供多種感應式和光電傳感器。這些設備中的大多數都具有強大的ASIC（專(zhuān)用集成電路），適用于一流的操作距離和較長(cháng)的傳感器壽命。

　　針對惡劣的環(huán)境，產(chǎn)品組合包括IP67、68和69K級別的產(chǎn)品以及符合Ecolab標準的產(chǎn)品。感應范圍還包括一些非常強大的設備，例如具有機油一體式不銹鋼外殼，以及一些耐鹽水和其他具有焊接現場(chǎng)防護功能的設備。廣泛的光電范圍包括有專(zhuān)利UV（紫外線(xiàn)）技術(shù)的透明物體傳感器，以及顏色和對比度傳感器。

　　空間有限，莫仕可提供直徑僅為3 mm（感應式）或4 mm（光電式）的小型獨立設備的作為選擇。與大多數組合中的傳感器一樣，這些微型設備也具有可選的IO-Link接口，用于遠程傳感器教學(xué)、調整和監控。通過(guò)IO-Link接口，傳感器處理和輸出數據可以無(wú)縫地集成到一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)架構中，用于持續監測和診斷。

　　3.3 工業(yè)自動(dòng)化和智能工廠(chǎng)用傳感器探析

　　1）工業(yè)傳感器的技術(shù)動(dòng)向

　　Allegro MicroSystems（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Allegro）的創(chuàng )新傳感解決方案正在推動(dòng)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng )新，從叉車(chē)中的精確速度傳感器到變頻驅動(dòng)器，以及精密控制的工廠(chǎng)和倉庫機器人等，都可以看到Allegro創(chuàng )新傳感的廣泛應用。

　　在工業(yè)領(lǐng)域，一個(gè)趨勢是自動(dòng)化的深度和廣度都在不斷提高。在倉庫和廠(chǎng)房領(lǐng)域，許多公司都在轉向多層建筑以節省房地產(chǎn)成本，并靠近人口稠密的城市，這就需要更先進(jìn)的電梯、叉車(chē)和機器人等設備。但是，在這些自動(dòng)化設備周?chē)?，也?huì )有一些人在進(jìn)行各種操作。為了保證人員和設施的安全，并保證生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，需要始終確保這些設備安全運行。

　　安全正成為智能工廠(chǎng)的首要任務(wù)。預防性維護不僅有助于降低計劃外的維護/維修成本，還可以通過(guò)減少關(guān)鍵組件可能發(fā)生的故障來(lái)保證工廠(chǎng)中人員和設備的安全。例如，Allegro的霍爾和GMR（巨磁電阻）速度傳感器可以識別齒輪速度的降低，這種速度降低可能預示即將發(fā)生軸承故障。Allegro的電流傳感器可以檢測到過(guò)流狀況，而這種過(guò)流通常由過(guò)載電機引起，因而該檢測功能可增加額外的安全保護，防止對設備或人員造成傷害。電流傳感器還可用于監控電機電流波形，并提供預測性維護和高級診斷信息，從而提高電機的整體效率和壽命。

　　除了上述安全挑戰之外，工業(yè)自動(dòng)化和智能工廠(chǎng)也正在普遍地面臨從機械系統過(guò)渡到高度復雜的電子系統，這要求制造商在電子系統的開(kāi)發(fā)和維護方面具有精深的專(zhuān)業(yè)知識。Allegro開(kāi)發(fā)了一些創(chuàng )新的高集成度解決方案，使客戶(hù)能更輕松地設計先進(jìn)、高效、功能強大的傳感系統。從電流傳感器到速度和線(xiàn)性傳感器，在A(yíng)llegro所有傳感器產(chǎn)品系列中都可以看到這些優(yōu)勢。Allegro的目標是在提高系統性能和可靠性的同時(shí)，幫助客戶(hù)減少電路板所需的元器件數量，簡(jiǎn)化工藝設計和元器件采購管理。

　　此外，在工業(yè)領(lǐng)域也面臨著(zhù)提高能源效率和減少碳排放的挑戰，在世界各地都是如此，特別是在亞洲。預計未來(lái)十年后能源需求將超過(guò)供給，因此，工業(yè)制造商需要采用低功耗的解決方案來(lái)應對可能的能源短缺?？沙掷m性發(fā)展是Allegro追求的目標，其正在努力探尋更具創(chuàng )新的技術(shù)來(lái)提高能源效率。

　　2）Allegro的解決方案

　　Allegro最新的電流傳感器IC（集成電路）即是用于工業(yè)和工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域的創(chuàng )新典范，這些完全集成的解決方案可提供優(yōu)異的性能、更小的占位面積和更多的功能，同時(shí)可簡(jiǎn)化PCB布局，并消除由于設計中的零部件擁擠而導致的潛在可能故障。所有這些解決方案都具有非常有競爭力的價(jià)格和功能，能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

　　Allegro的ACS720系列就是一個(gè)例子，它是一種易于使用且功效很高的解決方案，具有極低的電阻，理想適合于客戶(hù)在工廠(chǎng)車(chē)間實(shí)現“綠色”解決方案的設計目標。ACS720的一個(gè)應用案例是變頻驅動(dòng)器（VFD），該解決方案只需非常低的功率損耗即可實(shí)現電流感測，提供可提高性能和效率的優(yōu)化算法，利用該系列傳感器能夠進(jìn)行高精度的電機控制。

　　參考文獻

　　[1]迎九.ST對MEMS傳感器的定位和研發(fā)考慮.電子產(chǎn)品世界[J],2019(5):26-28.

　　[2]韓允.MEMS傳感器的發(fā)展概況.電子產(chǎn)品世界[J],2019(1):4-8.

　　[3]王瑩.光探測器、傳感器預見(jiàn)未來(lái).電子產(chǎn)品世界[J],2019(1):1-3.

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第10期第8頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。