作为4.0行业在全球市场上推广先进的制造工艺，对以集成制造流程运行并不断收集过程控制数据的高度自动化系统的需求正在急剧增长。这些系统中的大多数——包括机械臂中的磁编码器、接近传感器、执行器、压力变送器、直线电机和自主移动机器人——都需要先进的位置传感解决方案来控制性能并收集工厂级数据，以便更好地决策和更安全、更可靠地运行设备。
图1中所示的自主移动机器人可以自动完成一些琐碎的任务，比如在仓库中运输材料。这些工业机器人有助于优化生产流程，提高产量和生产率。为了安全高效地在工厂或仓库地板上行走，自主移动机器人必须在车轮内结合高精度系统控制，如位置传感和速度控制。
图1:自动移动机器人穿越仓库楼层
在控制运动的高性能自动化系统中，位置传感的需求几乎无处不在，位置传感技术的选择直接影响整个系统的成本和性能。在评估最佳位置传感解决方案时，需要考虑的因素包括传感器精度、速度、功率、灵活性和可靠性。
多轴线性霍尔效应位置传感器通常是精密自动化工业应用的一个很好的选择，因为它们可以提供高精度、快速和可靠的绝对位置测量。这些功能可以实现更精确的实时控制，这在提高设备性能、优化系统效率和减少停机时间方面发挥着关键作用。
回顾我的自主移动机器人示例，图2中的方框图说明了车轮电机和电机控制器之间的反馈循环，使用TITMAG5170线性三维霍尔效应位置传感器，监测电机轴和电机驱动器的精确角度位置，以旋转电机。在反馈回路的所有元素中，线性3D霍尔效应传感器通常会对系统带宽和延迟产生最直接的影响。通过采用能够进行高带宽测量的传感器，可以提高反馈回路的整体速度并增强系统性能。
线性三维霍尔效应位置传感器提高系统性能
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阅读我们的白皮书了解更多可以受益于线性3D霍尔效应传感器和TMAG5170的差异化功能的应用。 |
同样，位置传感器的测量精度决定了控制电机运动的可能程度。然而，传感器的速度和精度往往是以彼此为代价的，这限制了系统的性能。TMAG5170通过支持高达20 kSPS的高通量读数和最高总误差2.6%的高精度线性测量，消除了这种妥协。
图2:使用TMAG5170线性三维霍尔效应位置传感器的自主移动机器人车轮电机模块框图
根据设计的电池管理系统或电源，功耗也可能是选择位置传感器时要考虑的重要规格。电池供电系统或低功耗供电系统(如远程4- 20ma环路)通常需要具有低功耗操作模式(如唤醒和睡眠以及深度睡眠模式)的传感器，以帮助优化功耗与吞吐量。与其他精密线性3D霍尔效应传感器相比，TMAG5170的多种工作模式和采样率可将电源效率提高至少70%，可在1- 20khz采样范围内优化电池供电设备或轻负荷模式的功耗，其中系统效率是优先考虑的因素。
位置传感器通常有严格的机械配置限制。选择具有可选磁灵敏度范围和温度补偿选项的多功能线性3D霍尔效应传感器，可以提供磁和机械设计的灵活性。TMAG5170具有片上角度计算引擎，消除了片外处理的需要，同时为角度传感应用中的传感器和磁铁提供机械放置灵活性，包括轴上和轴外配置。
由于工业系统在自动化操作中越来越多地与人类协同工作，因此逐步需要额外的安全措施来确保安全操作，以及增加诊断以防止工具停机和质量问题。考虑位置传感器读数的可靠性与考虑其准确性、速度、功率和灵活性一样重要。例如，选择具有很少或没有诊断功能的传感器可能需要实现大量外部组件，以确保传感器数据的准确性和可靠性，从而增加设计的材料清单(BOM)。TMAG5170集成了独特的智能诊断功能组合，如通信、连续性和内部信号路径检查，以及电源、输入磁场和系统温度的可配置诊断。不需要额外的组件来确保传感器数据的准确性，实现长期可靠性和减少BOM。
高速、高精度的位置传感器使自动化工业系统的下一代实时控制成为可能。TMAG5170等精密线性3D霍尔效应传感器正在帮助设计人员实现驱动工业4.0市场趋势所需的快速、准确和可靠的测量，而不会牺牲性能或增加功耗和成本。
额外的资源
- 看看申请简介。”用绝对位置传感器测量三维运动”。
- 读i深入分析角度传感的应用报告"多轴线性霍尔效应传感器角度测量”。
- 下载白皮书。”传感器数据如何为机器人领域的AI提供动力。”
- 查看TI的全部霍尔效应传感器组合。
