3D 霍爾效應傳感器如何為自動(dòng)系統提供精確且實(shí)時(shí)的位置控制

自主移動(dòng)機器人可自動(dòng)執行非技術(shù)性任務(wù)，像是在倉庫中運輸材料。它們的車(chē)輪內裝設位置感測與速度控制等高精確系統，以便在工廠(chǎng)或倉庫里安全有效率地移動(dòng)，可優(yōu)化制造流程，提升產(chǎn)出量及生產(chǎn)力。

隨著(zhù)工業(yè) 4.0 將先進(jìn)制程推往全球市場(chǎng)，對高度自動(dòng)系統的需求也大幅增加。這些系統可以整合制造流程運作并持續收集制程控制資料，應用范圍包含機械手臂的磁性編碼器、近接傳感器、致動(dòng)器、壓力傳送器、線(xiàn)性馬達與自主移動(dòng)機器人，其中多數需要利用先進(jìn)位置感測解決方案來(lái)控制性能以及工廠(chǎng)級數據，以便讓裝置做出更適當的決策、操作起來(lái)也更安全可靠。

自主移動(dòng)機器人(如圖 1 ) 可自動(dòng)執行非技術(shù)性任務(wù)，像是在倉庫中運輸材料。這些工業(yè)機器人可優(yōu)化制造流程，提升產(chǎn)出量及生產(chǎn)力。自主移動(dòng)機器人的車(chē)輪內也裝設位置感測與速度控制等高精確系統，以便在工廠(chǎng)或倉庫里安全有效率地移動(dòng)。



 
圖1 : 自動(dòng)行動(dòng)機器人通過(guò)倉庫地板

位置感測系統常用于高效能自動(dòng)系統中，以便控制機器動(dòng)作，對位置感測技術(shù)的選擇也會(huì )直接影響整體系統的成本和效能。在評估最佳位置感測解決方案時(shí)，應考慮感測準確性、速度、功率、靈活性及可靠性等。

多軸線(xiàn)性霍爾效應位置傳感器幫助提升設備效能
多軸線(xiàn)性霍爾效應位置傳感器適用于精確自動(dòng)化工業(yè)應用，因為它可提供高度準確、快速且可靠的絕對位置量測。并提供更準確的實(shí)時(shí)控制，幫助提升設備效能、系統效率優(yōu)化及減少停機時(shí)間。

再回到自主移動(dòng)機器人的例子，圖 2 中的方塊圖說(shuō)明車(chē)輪馬達和馬達控制器間的回饋回路，使用 TI 的線(xiàn)性 3D 霍爾效應位置傳感器來(lái)監控馬達軸與馬達驅動(dòng)器的確切角度位置，進(jìn)而轉動(dòng)馬達。在回饋回路所有組件中，線(xiàn)性 3D 霍爾效應傳感器會(huì )直接影響到系統帶寬和延遲。若采用高帶寬量測的傳感器，您將可提高回饋回路的整體速度，并提升系統效能。

同樣地，位置傳感器的量測準確度決定了馬達動(dòng)作的可控程度。但傳感器的速度和準確度常對彼此造成影響，進(jìn)而限制了系統效能。TI的傳感器可用高達 20 kSPS 的感測速度提供高傳輸數值，并以最高 2.6% 的整體誤差提供高度準確的線(xiàn)性量測，讓您不用在兩者間進(jìn)行取舍。



 
圖2 : 使用線(xiàn)性 3D 霍爾效應位置傳感器的自動(dòng)行動(dòng)機器人車(chē)輪馬達模塊方塊圖

根據電池管理系統或電源供應的設計，功耗也是選擇位置傳感器時(shí)應考慮的重要規格之一。電池供電系統或具低電源供應的系統 (例如遠程 4 到 20 mA 回路)，通常需要具有喚醒、休眠與深度休眠模式等低功率操作模式的傳感器，幫助實(shí)現最佳功耗與傳輸速率。TMAG5170 的多重操作模式和取樣率可提高電源效率，效率比其他精確線(xiàn)性 3D 霍爾效應傳感器高出至少 70%，并可在 1 到 20 kHz 的取樣范圍中，為電池供電裝置或以系統效率為優(yōu)先的輕負載模式提供最佳功耗。

位置傳感器通常有最嚴格的機械配置限制。選擇具備可選電磁感測范圍和溫度補償選項的多元線(xiàn)性 3D 霍爾效應傳感器，可為磁與機械設計帶來(lái)靈活性。此解決方案 擁有芯片內角度計算引擎，可省去芯片外處理的需求，并可為角度感測應用中的傳感器與磁鐵提供機械配置靈活性，其中包含軸上與離軸配置。

自動(dòng)化工業(yè)系統與人類(lèi)一起工作已趨向常態(tài)，因此越來(lái)越需要額外安全措施確保作業(yè)安全，也需提升診斷功能以避免停機時(shí)間與質(zhì)量問(wèn)題。位置傳感器讀值的可靠性就和準確度、速度、功率與靈活性一樣重要。若選擇只有幾個(gè)或沒(méi)有診斷功能的傳感器，可能需要配置數個(gè)外部組件才能確保傳感器數據的準確性及可靠性，進(jìn)而增加設計的材料清單 (BOM)。

透過(guò)提供獨特的智能型診斷功能組合，像是通訊、連續性和內部訊號路徑檢查，還有電源供應、輸入磁場(chǎng)和系統溫度的可配置診斷。無(wú)需使用額外組件來(lái)確保傳感器數據準確，因此可實(shí)現長(cháng)期可靠性并減少 BOM。

高速且高準確的位置傳感器可為自動(dòng)工業(yè)系統實(shí)現下一代實(shí)時(shí)控制。精確線(xiàn)性 3D 霍爾效應傳感器可幫助設計師達到工業(yè) 4.0 市場(chǎng)趨勢所需的快速、準確與可靠量測，并且不需犧牲效能或增加功耗與成本。