Датчики на эффекте Холла поддерживают промышленные приложения в реальном времени

Texas Instruments представила первый из нового семейства 3D Датчики положения на эффекте Холла, предназначенные для управления в режиме реального времени в системах автоматизации производства и моторных приводах.

Компания Texas Instruments представила TMAG5170, первое устройство в новом семействе датчиков положения с трехмерным эффектом Холла для управления в режиме реального времени в системах автоматизации производства и моторных приводах. Датчик позиционируется как обеспечивающий интегрированные функции и диагностику для максимальной гибкости конструкции и безопасности системы при экономии энергии.

Магнитные датчики, включая датчики на эффекте Холла и другие технологии, имеют конструктивные преимущества и недостатки. Одно из ограничений - это компромисс между получением чрезвычайно высокой точности и пропускной способностью 3D-устройства. Например, стабильные датчики не смещаются при изменении температуры, условий окружающей среды или даже магнитных полей. Обычно просто улучшить один из двух способов, но не оба.

TI заявила, что ее датчик положения TMAG5170 3D с эффектом Холла призван улучшить эту взаимосвязь, предлагая высокую точность наряду с большей пропускной способностью. «Эта более высокая пропускная способность приводит к переходящим эффектам, например, к гораздо более низкому энергопотреблению, когда не требуется полная скорость устройства», - сказал Стивен Лавлесс, менеджер по маркетингу и приложениям TI для продуктов с определением местоположения.

Автоматизированные складские роботы. (Источник:TI)

Датчики положения
Определение положения практически универсально в высокопроизводительных автоматизированных системах, регулирующих движение, а технология определения положения напрямую влияет на стоимость и производительность системы. Точность датчика, скорость, мощность и адаптивность являются одними из факторов, которые учитываются при выборе оптимальной системы определения положения. Абсолютные измерения положения с использованием линейных многоосных датчиков положения на эффекте Холла должны быть точными, быстрыми и надежными. Результат - точный контроль в реальном времени.

Ключевым моментом при развертывании трехмерного датчика Холла является то, что любой магнит, движущийся в свободном пространстве вокруг датчика, должен легко распознаваться и контролироваться. Магнитное поле, окружающее полюс магнита, обычно симметрично, что означает, что идентичные условия ввода могут быть созданы во многих местах. Чтобы правильно определить абсолютное местоположение, эта функция требует тщательного проектирования, гарантируя, что любое изменение плотности магнитного потока может быть использовано для различения движения магнита.

Управление в реальном времени
На умных предприятиях высокоавтоматизированные системы должны функционировать в рамках интегрированного производственного процесса, одновременно собирая данные для регулирования операций. Для обеспечения контроля в реальном времени для повышения эффективности и сокращения времени простоя автоматизированному оборудованию требуется технология трехмерного определения местоположения.

«Системы, которые используют обратную связь по положению или движению в автоматизации, часто очень динамичны по своей природе, и они должны быстро и эффективно реагировать на различные изменения нагрузки, скорости и других факторов», - сказал Лавлесс. Новый датчик TI разработан для более точного измерения этих динамических условий, «и помогает системам быстрее реагировать на эти изменения в реальном времени», - добавил он.

TI заявила, что ее TMAG5170 обеспечивает полную ошибку 2,6% при комнатной температуре с общим дрейфом ошибок всего 3%, что устраняет необходимость в калибровке в конце линии и компенсации ошибок вне кристалла, а также упрощает проектирование и производство системы. Датчик поддерживает измерения со скоростью до 20 kSPS для малой задержки высокоскоростного механического движения.

Это также устраняет необходимость в вычислениях вне кристалла и позволяет изменять ориентацию датчика и магнита за счет включения таких функций, как механизм вычисления угла, усреднение измерений, а также коррекция усиления и смещения. Независимо от размещения датчика, по словам TI, эти характеристики упрощают проектирование и повышают адаптируемость системы, позволяя создавать более быстрые контуры управления, снижать время задержки системы и упрощать разработку программного обеспечения. Встроенные в датчик вычислительные возможности также снижают нагрузку на систему до 25 процентов, позволяя инженерам сократить расходы, используя микроконтроллеры общего назначения, такие как маломощные микроконтроллеры MSP430TM от TI.

На диаграмме ниже точное угловое положение вала двигателя отслеживается датчиком линейного положения на эффекте Холла 3D, который напрямую влияет на полосу пропускания и задержку системы при оценке элементов обратной связи. Общую скорость контура обратной связи можно повысить за счет использования датчика, способного считывать показания с высокой пропускной способностью, что приведет к повышению производительности системы.

Пример приложения TMAG5170. (Источник:TI)

Потребляемая мощность является ключевым фактором при выборе датчика положения, включая его аккумулятор или систему управления питанием. Датчики с режимами работы с низким энергопотреблением, такими как режимы пробуждения, сна и глубокого сна, обычно используются в системах или платформах с батарейным питанием, использующих источник малой мощности для оптимизации энергопотребления по сравнению с пропускной способностью. TI утверждает, что различные рабочие режимы и частоты дискретизации TMAG5170 повышают энергоэффективность до 70 процентов, обеспечивая оптимальное энергопотребление в диапазоне дискретизации от 1 до 20 кГц для устройств с батарейным питанием или в легких режимах, когда эффективность системы снижается. ключевое соображение.

Магнитные и механические конструкции также могут выиграть от использования гибких трехмерных линейных датчиков Холла с регулируемыми уровнями магнитной чувствительности и возможностью коррекции температуры. Безопасность и улучшенная диагностика становятся все более важными для предотвращения простоев оборудования и повышения качества производства, поскольку автоматизированные системы все чаще работают вместе с людьми. Следовательно, точность, скорость, мощность и адаптируемость датчиков положения и данных, которые они генерируют, являются ключевыми соображениями при проектировании.

>> Эта статья изначально была опубликована на нашем дочернем сайте EE Times.

Связанное содержание:

• Стандарты критически важны для безопасного подключения в промышленном IoT.
• Программы-вымогатели катализируют революцию в области промышленной безопасности.
• Использование шлюза IIoT с открытым исходным кодом для ускорения интеграции устройств Modbus.
• Взаимодействие промышленных датчиков Modbus со шлюзом IIoT с открытым исходным кодом
• Полностью управляемый шлюз Интернета вещей упрощает разработку.

Чтобы получить больше информации о Embedded, подпишитесь на еженедельную рассылку Embedded по электронной почте.