隨著工業(yè) 4.0在全球市場(chǎng)推廣先進(jìn)的制造工藝，對(duì)以集成制造流程運(yùn)行并不斷收集過(guò)程控制數(shù)據(jù)的高度自動(dòng)化系統(tǒng)的需求正在急劇增加。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)——包括機(jī)械臂中的磁性編碼器、接近傳感器、執(zhí)行器、壓力變送器、線性電機(jī)和自主移動(dòng)機(jī)器人——需要先進(jìn)的位置傳感解決方案來(lái)控制性能并收集工廠級(jí)數(shù)據(jù)，以便做出更好的決策和更安全，設(shè)備運(yùn)行更可靠。

自主移動(dòng)機(jī)器人可自動(dòng)執(zhí)行瑣碎的任務(wù)，例如在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)輸材料。這些工業(yè)機(jī)器人有助于優(yōu)化制造流程、增加產(chǎn)量和提高生產(chǎn)力。為了安全有效地在工廠或倉(cāng)庫(kù)地板上導(dǎo)航，自主移動(dòng)機(jī)器人必須在車輪內(nèi)集成高精度系統(tǒng)控制，例如位置傳感和速度控制。

在控制運(yùn)動(dòng)的高性能自動(dòng)化系統(tǒng)中，對(duì)位置感測(cè)的需求幾乎無(wú)處不在，而位置感測(cè)技術(shù)的選擇直接影響整個(gè)系統(tǒng)的成本和性能。評(píng)估最佳位置傳感解決方案時(shí)的考慮因素包括傳感器精度、速度、功率、靈活性和可靠性。

多軸、線性霍爾效應(yīng)位置傳感器通常是精密自動(dòng)化工業(yè)應(yīng)用的不錯(cuò)選擇，因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁└叨葴?zhǔn)確、快速和可靠的絕對(duì)位置測(cè)量。此類功能可實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)控制，這在提高設(shè)備性能、優(yōu)化系統(tǒng)效率和最大限度減少停機(jī)時(shí)間方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

回顧我的自主移動(dòng)機(jī)器人示例，圖中的框圖說(shuō)明了車輪電機(jī)和電機(jī)控制器之間的反饋回路，使用 TI 的TMAG5170線性 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器來(lái)監(jiān)控電機(jī)軸和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的準(zhǔn)確角位置旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在反饋回路的所有元素中，線性 3D 霍爾效應(yīng)傳感器通常會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶寬和延遲產(chǎn)生最直接的影響。通過(guò)采用能夠進(jìn)行高帶寬測(cè)量的傳感器，您可以提高該反饋回路的整體速度并增強(qiáng)系統(tǒng)性能。

使用線性 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器提高系統(tǒng)性能

閱讀我們的白皮書(shū)，詳細(xì)了解可以從線性 3D 霍爾效應(yīng)傳感器和 TMAG5170 的差異化功能中受益的應(yīng)用。

同樣，位置傳感器的測(cè)量精度決定了可以控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)的程度。然而，傳感器的速度和精度通常會(huì)相互影響，從而限制了系統(tǒng)性能。TMAG5170 通過(guò)以高達(dá) 20 kSPS 的傳感速度實(shí)現(xiàn)高吞吐量讀數(shù)，以及具有 2.6% 最大總誤差的高精度線性測(cè)量，消除了這種折衷。

圖 ：使用 TMAG5170 線性 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器的自主移動(dòng)機(jī)器人車輪電機(jī)模塊框圖

根據(jù)設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)或電源，在選擇位置傳感器時(shí)，功耗也可能是一個(gè)需要考慮的重要規(guī)格。電池供電系統(tǒng)或具有低功率電源（例如遠(yuǎn)程 4 至 20 mA 回路）的系統(tǒng)通常需要具有低功率工作模式（例如喚醒和睡眠以及深度睡眠模式）的傳感器來(lái)幫助優(yōu)化功率消耗與吞吐量。與其他精密線性 3D 霍爾效應(yīng)傳感器相比，TMAG5170 的多種工作模式和采樣率可將電源效率提高至少 70%，從而在 1 至 20 kHz 采樣范圍內(nèi)優(yōu)化電池供電設(shè)備或輕型設(shè)備的功耗系統(tǒng)效率優(yōu)先的模式。

位置傳感器通常具有嚴(yán)格的機(jī)械配置限制。選擇具有可選磁靈敏度范圍和溫度補(bǔ)償選項(xiàng)的多功能線性 3D 霍爾效應(yīng)傳感器可以為磁和機(jī)械設(shè)計(jì)提供靈活性。TMAG5170 具有片上角度計(jì)算引擎，無(wú)需片外處理，同時(shí)為角度感測(cè)應(yīng)用中的傳感器和磁鐵提供機(jī)械放置靈活性，包括同軸和離軸配置。

由于工業(yè)系統(tǒng)越來(lái)越多地在自動(dòng)化操作中與人類一起工作，因此越來(lái)越需要額外的安全措施來(lái)確保安全操作，并增加診斷以防止工具停機(jī)和質(zhì)量問(wèn)題?？紤]位置傳感器讀數(shù)的可靠性與考慮其準(zhǔn)確性、速度、功率和靈活性同樣重要。例如，選擇具有很少或沒(méi)有診斷功能的傳感器可能需要實(shí)施大量外部組件，以確保傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，從而增加設(shè)計(jì)的物料清單 (BOM)。TMAG5170 結(jié)合了智能診斷功能的獨(dú)特組合，例如通信、連續(xù)性和內(nèi)部信號(hào)路徑檢查，以及電源的可配置診斷，輸入磁場(chǎng)和系統(tǒng)溫度。無(wú)需額外組件即可確保傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠性并減少 BOM。

高速、高精度位置傳感器正在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)中的下一代實(shí)時(shí)控制。TMAG5170 等精密線性 3D 霍爾效應(yīng)傳感器可幫助設(shè)計(jì)人員在不犧牲性能或增加功耗和成本的情況下，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)工業(yè) 4.0 市場(chǎng)趨勢(shì)所需的快速、準(zhǔn)確和可靠的測(cè)量。

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