Високо автоматизираните системи, които непрекъснато събират данни за контрол на процесите, са все по-често срещани в днешните производствени предприятия. Тези автономни системи осигуряват прецизен-контрол на позицията в реално време чрез точна информация, събрана от сензори. Магнитни енкодери, сензори за близост, трансмитери за налягане, двигатели и други устройства, които се намират повсеместно в автоматизираните фабрики, изискват усъвършенствано отчитане на позицията за събиране на-данни на ниво завод и подобряване на производителността.
Да не говорим за роботизираните системи, това изискване за отчитане на позицията е практически повсеместно във всяка система, изискваща високо{0}}контрол на движението. Технологията за отчитане на позиция до голяма степен определя горните граници на производителността на системата. Точното, бързо и надеждно измерване на позицията е предпоставка за постигане на прецизен контрол в реално-време.
Приложения за контрол на движението на 3D засичане на позиция с ефект на Хол
В сравнение с други технологии за отчитане на позицията, отчитането на позицията с ефекта на Хол е може би най-широко разпространеният избор в приложенията за индустриална автоматизация. Сензори за положение с линеен 3D-ефект на Хол наблюдават валовете на двигателя, като параметрите на сензора влияят директно на системния контрол, честотната лента и латентността. За да се избегне компромис с производителността на системата чрез компромис-между пропускателна способност на данни и грешка при измерване, 3D сензорите на Хол интегрират ADC. Те използват прецизни сигнални вериги за постигане на висока{7}}прецизност, ниско-измервания на дрейфа на магнитното поле, последвано от компенсиране на дрейфа на системно-ниво с помощта на-данни от температурния сензор на чипа.
Способността на сензорите за позиция с 3D-ефект на Хол да поемат всяка комбинация от магнитни оси и температури е високо ценена характеристика в настоящите индустриални приложения. Поддържането на отлична сензорна производителност в по-широки диапазони на откриване на магнитно поле и по-широки температурни диапазони на околната среда позволява на тези сензори да се отличават в сложни индустриални среди. Примерите включват серия сензори HAL 39xy с гъвкава архитектура на TDK, серия SPI-конфигурируема TMAG5170 на TI от високо-прецизни линейни 3D сензори с ефект на Хол-. Тези сензори предлагат гъвкавост за магнитен и механичен дизайн в приложения за управление на движение чрез избираеми диапазони на магнитна чувствителност и опции за температурна компенсация. Предишното погрешно схващане за негъвкавостта на поставянето на магнита при използване на сензори с-ефект на Хол вече е елиминирано.
Разглеждайки двете устройства, споменати по-горе, сензорите от серията HAL 39xy на TDK разполагат с мощен DSP и вграден микропроцесор, докато серията TMAG5170 на TI включва машина за изчисляване на ъгъла на-чипа, елиминирайки необходимостта от обработка извън-чипа. Гъвкавите предни-конфигурации на сензора на Хол също улесняват по-голямо разнообразие от приложения. В приложенията за управление на движение напредъкът на тези сензори за позиция с 3D-ефект на Хол сега отключва многобройни възможности за системите за автоматизация.
Анизотропно магнитосъпротивление Ефект на позициониране (AMR) в приложения за управление на движение
Ефектът на анизотропното магнитосъпротивление включва анизотропното разсейване на s-орбитали и d-орбитали в материалите. AMR сензорите показват съотношение на магнитосъпротивление (ΔR/Rmin) около 3%. AMR разпознаването намира широки приложения в контрола на движението, особено в автомобилните -системи за контрол на движението. Големите производители разработват базирани на AMR-магнитни сензорни решения, тъй като AMR сензорите играят все по-важна роля в автомобилния-контрол на движението.
За разлика от измерването на линейното изместване на сензорите на Хол, споменати по-горе, AMR сензорите обикновено предлагат по-висока точност. Те също така намаляват вълните на въртящия момент. Високата точност е ключов показател за магнитните сензори. Технологично AMR сензорите обикновено се отличават с много ниска консумация на енергия, бързо време за реакция около 10 ns и температурен дрейф близо 3000 PPM/K. Специфичната точност варира в зависимост от процеса и конфигурацията на производителя.
The dual-channel AMR sensing ADA457X series from ADI, featuring integrated signal conditioning amplifiers and ADC drivers, exhibits a typical angular error of just ±0.1° with output noise as low as 850μV rms. Infineon's single-AMR sensor TLE5109A16 series also achieves a typical error of ±0.1° across the 10 mT to >500 mT обхват; Най-новият AMR сензор на местния производител Duowei постигна абсолютна точност от 0,1 градуса.
Когато AMR сензор работи при условия на насищане, неговият изходен сигнал остава незасегнат от вариациите в абсолютната сила на магнитното поле, демонстрирайки устойчивост в среди със силно -магнитно- поле и осигурявайки достатъчно запас за цялата система.
Освен това, за AMR сензори и други технологии за магнитно отчитане, друго съображение е степента, до която устройството е повлияно от влошаване на параметрите и неговата чувствителност към стареене на магнита. Този проблем също зависи от стратегията на всеки производител. Подходът на NXP включва интегриране на моста на сензора за магнитно съпротивление на AMR сензора, интегрираната схема със смесени-сигнали (IC) и необходимите кондензатори в един пакет. И двата интегрирани канала работят напълно независимо, напълно изолиран дизайн, който практически не се влияе от влошаване на параметрите. Всеки производител използва различни подходи, като всички се стремят да сведат до минимум въздействието на влошаването на параметрите.
Резюме
За приложения за управление на движение в системи за автоматизация, магнитното отчитане включва също GMR и TMR технологиите. От техническа гледна точка те предлагат по-висока точност от AMR, въпреки че представляват по-големи технически предизвикателства и се овладяват от по-малко производители. Те намират по-широко приложение в автомобилните приложения.
За приложенията за управление на движението постигането на превъзходна производителност на управление изисква прецизно отчитане на позицията. В рамките на обхвата на измерване AMR сензорът осигурява изключителна чувствителност и време за реакция, което позволява много точно измерване на позицията. Прецизните линейни 3D сензори с-ефект на Хол също се запазват, постигайки бързи, точни и надеждни измервания без компромис с производителността или увеличаване на консумацията на енергия и цената.