隨著工(gong)業 4.0 的(de)(de)先進制(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)席卷全球(qiu)市場，高(gao)度自動化系(xi)統的(de)(de)需(xu)(xu)求急劇增長，這(zhe)些系(xi)統既(ji)需(xu)(xu)要在集(ji)成的(de)(de)制(zhi)造(zao)流程(cheng)中(zhong)(zhong)運(yun)行，又需(xu)(xu)要不斷收集(ji)流程(cheng)控制(zhi)數(shu)據。大(da)多(duo)數(shu)此類系(xi)統（包括(kuo)機械臂中(zhong)(zhong)的(de)(de)磁性編(bian)碼器、接近傳(chuan)感器、傳(chuan)動器、壓力(li)變送(song)器、線性電機和自主移動機器人）均需(xu)(xu)要先進的(de)(de)位置感應解(jie)決方案來控制(zhi)性能并收集(ji)工(gong)廠級數(shu)據，從而做(zuo)出(chu)更明智的(de)(de)決策并提高(gao)設(she)備(bei)運(yun)行的(de)(de)安全性和可靠性。
圖 1 中所示自主移動機器人可以自動執行簡單的任務，例如在倉庫內運輸物料。這(zhe)類(lei)工業機器人(ren)可(ke)幫助優化(hua)制造流程、增加(jia)生產量并提高(gao)生產率。要在工廠車間(jian)或倉庫實現安全高(gao)效導(dao)航，自主移動(dong)機器人的(de)輪子必須(xu)內置位置感(gan)應和速度(du)控制等高(gao)精(jing)度(du)系統控制功能。
圖 1：自(zi)主移(yi)動機器人(ren)橫穿倉庫
可控(kong)制運動(dong)的(de)高(gao)性能自動(dong)化(hua)系統幾乎都需(xu)要(yao)位(wei)(wei)置感(gan)應，并且位(wei)(wei)置感(gan)應技術的(de)選擇直接影響整個系統的(de)成本和性能。在評估出(chu)色的(de)位(wei)(wei)置感(gan)應解決(jue)方案(an)，需(xu)要(yao)考慮傳感(gan)器精(jing)度(du)、速度(du)、功率、靈活性和可靠性等因素。
多軸線性霍爾效應位置傳感器可提供高度精確、快速且可靠的絕對位置測量，非常適合精密自動化工業應用。這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)有助于實現(xian)更加準確的實時控制，此類控制在提(ti)高(gao)設備性能(neng)、優化系統效率和更大限度地(di)減少停機(ji)時間(jian)方面發揮著至關(guan)重要的作用(yong)。
再看一下自(zi)主移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)例子(zi)，圖 2 中(zhong)的(de)(de)(de)方框圖展示(shi)(shi)了輪子(zi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)和(he)電(dian)(dian)機(ji)控制器(qi)之間形成(cheng)的(de)(de)(de)反饋(kui)環(huan)路。其中(zhong)使用(yong)的(de)(de)(de)是(shi) TI 的(de)(de)(de) TMAG5170 線(xian)性 3D 霍爾效應位(wei)置(zhi)(zhi)傳(chuan)(chuan)感器(qi)，可監(jian)測電(dian)(dian)機(ji)軸的(de)(de)(de)確(que)切角度(du)位(wei)置(zhi)(zhi)和(he)電(dian)(dian)機(ji)驅動(dong)器(qi)，從而使電(dian)(dian)機(ji)旋轉(zhuan)。除了此(ci)反饋(kui)環(huan)路中(zhong)顯示(shi)(shi)的(de)(de)(de)所有(you)元(yuan)素外，該線(xian)性 3D 霍爾效應傳(chuan)(chuan)感器(qi)通常會對系統(tong)(tong)帶寬和(he)延遲有(you)直接影響(xiang)。通過采用(yong)能(neng)夠進行高(gao)帶寬測量的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感器(qi)，您可以提高(gao)此(ci)反饋(kui)環(huan)路的(de)(de)(de)整體速度(du)并增強系統(tong)(tong)性能(neng)。
同樣，位置傳感器的測量精度決定了對電機運動的可控程度。而傳感器的速度和精度通常此消彼長，系統性能因此受到限制。TMAG5170 可(ke)(ke)實現高(gao)吞吐量數(shu)據讀(du)取，感應(ying)速(su)度高(gao)達(da) 20 kSPS，并且可(ke)(ke)進行高(gao)精(jing)度線性測(ce)量，最(zui)大總誤差為 2.6%，讓您無(wu)需在兩者中做出抉(jue)擇。
圖 2：采用TMAG5170線性3D霍(huo)爾效應位置傳感器的自主移(yi)動機器人輪子電(dian)機模塊(kuai)方框圖
功耗可能也是選擇位置傳感器時的重要考量項，具體取決于設計的電池管理系統或電源。電池供電型系統或采用低功耗電源的系統（例如，遠程 4 mA 至 20 mA 環路供電）通常需要具備低功耗運行模式（例如，喚醒和睡眠以及深度睡眠模式）的傳感器來幫助提高吞吐量的同時降低功耗。TMAG5170 具有多個運行模式和采樣率。與其他精密線性 3D 霍爾效應傳感器相比，其電(dian)源效率(lv)(lv)至少能提升 70%，可在 1 kHz 至 20 kHz 采樣范圍內為電(dian)池供(gong)電(dian)器件或關注系統效率(lv)(lv)的輕負載模(mo)式(shi)降(jiang)低(di)功耗。
通常情(qing)況下，位置傳感(gan)器具(ju)(ju)有(you)嚴格的機(ji)(ji)械配置限(xian)制。線性(xing) 3D 霍(huo)爾效(xiao)應傳感(gan)器功能(neng)豐富，具(ju)(ju)有(you)可選磁性(xing)靈敏度范圍和溫(wen)度補償選項，可方便(bian)您靈活(huo)進(jin)行磁性(xing)和機(ji)(ji)械設計(ji)。TMAG5170 具(ju)(ju)有(you)片上角(jiao)度計(ji)算引(yin)擎，無需片外(wai)處理(li)，同時提供角(jiao)度感(gan)應應用(yong)中傳感(gan)器和磁體的機(ji)(ji)械放置靈活(huo)性(xing)，包括軸上和偏軸情(qing)況下的配置。
由于在自動化操作中工業系統與人工配合日益密切，因此需要更多安全措施來確保操作安全，此外，對用于防止工具停機和質量問題的診斷功能的需求也不斷增加。選擇位置傳感器時，除精度、速度、功率和靈活性等因素外，讀數可靠性也是一個重要因素。例如，如果選擇具有少量或根本不具有診斷功能的傳感器，則可能需要大量外部元件來確保傳感器數據的準確性和可靠性，這會增加設計的物料清單(BOM)成本。TMAG5170 具有獨特的智能診斷功能組合，例如通信、連續性和內部信號路徑檢查，以及可針對電源、輸入磁場和系統溫度進行配置的診斷功能。無需(xu)其他元件即可(ke)確保傳感器(qi)數據準(zhun)確，從而實(shi)現長期(qi)可(ke)靠(kao)性并降低 BOM 成本。
高速高精度的位置傳感器在自動化工業系統中實現了新一代實時控制技術。TMAG5170 等精密(mi)線(xian)性(xing)(xing) 3D 霍爾(er)效(xiao)應傳感器可幫助設計人員(yuan)實現快速、精確且可靠的測(ce)量，而無需降低性(xing)(xing)能或增加功耗和成(cheng)本(ben)，從而進一步推動工(gong)業 4.0 市場發(fa)展趨勢。