Высокоавтоматизированные системы, которые непрерывно собирают данные управления технологическим процессом, становятся все более распространенными на современных производственных предприятиях. Эти автономные системы обеспечивают точный-контроль положения в реальном времени благодаря точной информации, собираемой датчиками. Магнитные энкодеры, датчики приближения, датчики давления, двигатели и другие устройства, повсеместно встречающиеся на автоматизированных заводах, требуют усовершенствованного определения положения для сбора данных-на уровне завода и повышения производительности.
Не говоря уже о роботизированных системах, потребность в определении положения практически повсеместна в любой системе, требующей высокоэффективного-управления движением. Технология определения положения во многом определяет верхние пределы производительности системы. Точное, быстрое и надежное измерение положения является необходимым условием для достижения точного управления-в реальном времени.
Применение трехмерного определения положения на эффекте Холла для управления движением
По сравнению с другими технологиями определения положения, определение положения на эффекте Холла, пожалуй, является наиболее широко распространенным выбором в приложениях промышленной автоматизации. Линейные 3D-датчики положения с эффектом Холла- контролируют валы двигателей, при этом параметры датчиков напрямую влияют на управление системой, пропускную способность и задержку. Чтобы избежать снижения производительности системы из-за компромисса-между пропускной способностью данных и ошибкой измерения, в 3D-датчики Холла интегрированы АЦП. В них используются прецизионные сигнальные цепи для достижения высокой-точности измерений магнитного поля с низким-дрейфом, после чего осуществляется компенсация дрейфа на-уровне системы с использованием данных датчика температуры, встроенного в-чип.
Способность 3D-датчиков положения на эффекте Холла-приспосабливаться к любой комбинации магнитных осей и температур является очень ценной функцией в современных промышленных приложениях. Поддержание превосходных характеристик чувствительности в более широком диапазоне обнаружения магнитного поля и более широком диапазоне температур окружающей среды позволяет этим датчикам превосходно работать в сложных промышленных условиях. Примеры включают в себя настраиваемые датчики серии HAL 39xy с гибкой архитектурой TDK, серию высокоточных линейных 3D-датчиков Холла-настраиваемой SPI-TMAG5170 компании TI. Эти датчики обеспечивают гибкость магнитных и механических конструкций в приложениях управления движением благодаря выбираемым диапазонам магнитной чувствительности и опциям температурной компенсации. Предыдущее заблуждение о невозможности размещения магнитов при использовании датчиков Холла теперь устранено.
Если рассматривать два упомянутых выше устройства, то можно отметить, что датчики серии HAL 39xy от TDK оснащены мощным DSP и встроенным микропроцессором, а серия TMAG5170 от TI включает встроенный механизм расчета угла, устраняющий необходимость во внешней-обработке. Гибкие конфигурации входной части датчика Холла-также облегчают использование более широкого спектра приложений. В приложениях управления движением развитие этих 3D-датчиков положения с эффектом Холла теперь открывает многочисленные возможности для систем автоматизации.
Датчик положения с эффектом анизотропного магнитосопротивления (AMR) в приложениях управления движением
Эффект анизотропного магнитосопротивления включает анизотропное рассеяние s-орбиталей и d-орбиталей внутри материалов. Датчики AMR имеют коэффициент магнитосопротивления (ΔR/Rmin) около 3%. Датчики AMR находят широкое применение в системах управления движением, особенно в системах управления движением автомобильного-класса. Крупные производители разрабатывают решения на основе магнитных датчиков AMR-, поскольку датчики AMR играют все более важную роль в управлении движением автомобильного-класса.
В отличие от измерения линейного смещения датчиками Холла, упомянутыми выше, датчики AMR обычно обеспечивают более высокую точность. Они также уменьшают пульсации крутящего момента. Высокая точность является ключевым показателем для магнитных датчиков. С технологической точки зрения датчики AMR обычно характеризуются очень низким энергопотреблением, быстрым временем отклика около 10 нс и температурным дрейфом около 3000 PPM/K. Конкретная точность варьируется в зависимости от процесса и конфигурации 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 >диапазон 500 мТл; Новейший датчик AMR отечественного производителя Duowei достиг абсолютной точности 0,1 градуса.
Когда датчик AMR работает в условиях насыщения, на его выходной сигнал не влияют изменения абсолютной напряженности магнитного поля, что демонстрирует надежность в средах с сильными-магнитными-полями и обеспечивает достаточный запас для всей системы.
Кроме того, для датчиков AMR и других технологий магнитного зондирования еще одним фактором является степень, в которой на устройство влияет ухудшение параметров и его чувствительность к старению магнита. Этот вопрос также зависит от стратегии каждого производителя. Подход NXP предполагает интеграцию моста датчика магнитного сопротивления датчика AMR, интегральной схемы смешанных-сигналов (ИС) и необходимых конденсаторов в одном корпусе. Оба интегрированных канала работают полностью независимо, это полностью изолированная конструкция, на которую практически не влияет ухудшение параметров. Каждый производитель использует разные подходы, стремясь свести к минимуму влияние ухудшения параметров.
Краткое содержание
Для приложений управления движением в системах автоматизации магнитное зондирование также включает технологии GMR и TMR. С технической точки зрения они обеспечивают более высокую точность, чем AMR, хотя они представляют собой более сложные технические задачи и освоены меньшим количеством производителей. Они находят более широкое применение в автомобильной промышленности.
Для приложений управления движением достижение превосходных характеристик управления требует точного определения положения. В пределах своего диапазона измерений датчик AMR обеспечивает выдающуюся чувствительность и время отклика, что обеспечивает высокоточное измерение положения. Прецизионные линейные 3D-датчики на эффекте Холла-также не отстают, обеспечивая быстрые, точные и надежные измерения без ущерба для производительности, увеличения энергопотребления и стоимости.