Mūsdienu ražotnēs arvien biežāk tiek izmantotas ļoti automatizētas sistēmas, kas nepārtraukti vāc procesa vadības datus. Šīs autonomās sistēmas nodrošina precīzu-reāllaika pozīcijas kontroli, izmantojot precīzu informāciju, ko savāc sensori. Magnētiskajiem kodētājiem, tuvuma sensoriem, spiediena raidītājiem, motoriem un citām ierīcēm, kas ir visuresošas automatizētās rūpnīcās, ir nepieciešama uzlabota pozīcijas noteikšana, lai savāktu rūpnīcas{3}}līmeņa datus un uzlabotu veiktspēju.
Nemaz nerunājot par robotizētajām sistēmām, šis pozīcijas noteikšanas pieprasījums ir praktiski visuresošs jebkurā sistēmā, kurā nepieciešama augstas veiktspējas -kustības kontrole. Pozīcijas noteikšanas tehnoloģija lielā mērā nosaka sistēmas veiktspējas augšējās robežas. Precīza, ātra un uzticama pozīcijas mērīšana ir priekšnoteikums, lai sasniegtu reāllaika precizitātes kontroli.
3D Hall efekta pozīcijas noteikšanas kustības kontroles lietojumprogrammas
Salīdzinot ar citām pozīcijas noteikšanas tehnoloģijām, Hall efekta pozīcijas noteikšana ir neapšaubāmi visplašāk izmantotā izvēle rūpnieciskās automatizācijas lietojumos. Lineārie 3D Hall{2}}efekta pozīcijas sensori uzrauga motora vārpstas, un sensora parametri tieši ietekmē sistēmas vadību, joslas platumu un latentumu. Lai izvairītos no sistēmas veiktspējas apdraudējuma, mainot-datu caurlaidspēju un mērījumu kļūdu, 3D Hall sensoros ir integrēti ADC. Tie izmanto precīzas signālu ķēdes, lai sasniegtu augstas-precizitātes, zemas-novirzes magnētiskā lauka mērījumus, kam seko sistēmas-līmeņa novirzes kompensācija, izmantojot mikroshēmas temperatūras sensora datus.
3D Hall{1}}efekta pozīcijas sensoru spēja pielāgoties jebkurai magnētisko asu un temperatūras kombinācijai ir ļoti vērtīga īpašība pašreizējos rūpnieciskos lietojumos. Uzturot izcilu sensoru veiktspēju plašākos magnētiskā lauka noteikšanas diapazonos un plašākos apkārtējās temperatūras diapazonos, šie sensori var būt izcili sarežģītā rūpnieciskā vidē. Kā piemērus var minēt TDK elastīgās arhitektūras konfigurējamos HAL 39xy sērijas sensorus, TI SPI{5}}konfigurējamo TMAG5170 sēriju ar augstas-precizitātes lineāro 3D Hall{9}}efektu sensoriem. Šie sensori piedāvā elastību magnētiskai un mehāniskai konstrukcijai kustības kontroles lietojumos, izmantojot atlasāmus magnētiskās jutības diapazonus un temperatūras kompensācijas iespējas. Iepriekšējais nepareizais priekšstats par magnētu izvietojuma neelastību, izmantojot Halla{12}efekta sensorus, tagad ir novērsts.
Aplūkojot abas iepriekš minētās ierīces, TDK HAL 39xy sērijas sensoriem ir jaudīgs DSP un iegults mikroprocesors, savukārt TI TMAG5170 sērijā ir iekļauts ieslēgts-čipu leņķa aprēķināšanas dzinējs, tādējādi novēršot vajadzību pēc izslēgšanas-čipu apstrādes. Elastīgās Hall sensoru priekšpuses{5}}konfigurācijas nodrošina arī plašāku lietojumu klāstu. Kustības kontroles lietojumprogrammās šo 3D Hall{8}}efekta pozīcijas sensoru attīstība tagad paver daudzas iespējas automatizācijas sistēmām.
Anizotropās magnētiskās pretestības efekta pozīcijas noteikšana (AMR) kustības kontroles lietojumprogrammās
Anizotropās magnetorezistences efekts ietver s-orbitāļu un d-orbitāļu anizotropu izkliedi materiālos. AMR sensoru magnētiskās pretestības attiecība (ΔR/Rmin) ir aptuveni 3%. AMR sensors atrod plašu pielietojumu kustību kontrolē, jo īpaši automobiļu -pakāpju kustības vadības sistēmās. Lielākie ražotāji izstrādā AMR{7}}balstītus magnētisko sensoru risinājumus, jo AMR sensoriem ir arvien svarīgāka loma automobiļu{8}pakāpju kustības kontrolē.
Atšķirībā no iepriekš minētajiem Hall sensoru lineārās nobīdes mērījumiem, AMR sensori parasti piedāvā augstāku precizitāti. Tie arī samazina griezes momenta pulsāciju. Augsta precizitāte ir galvenais magnētisko sensoru rādītājs. Tehnoloģiski AMR sensoriem parasti ir ļoti zems enerģijas patēriņš, ātrs reakcijas laiks aptuveni 10 ns un temperatūras novirze tuvu 3000 PPM/K. Specifiskā precizitāte atšķiras atkarībā no ražotāja procesa un konfigurācijas.
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 diapazons; Vietējā ražotāja Duowei jaunākais AMR sensors ir sasniedzis absolūto precizitāti 0,1 grādi.
Kad AMR sensors darbojas piesātinātos apstākļos, tā izejas signālu neietekmē absolūtā magnētiskā lauka intensitātes izmaiņas, demonstrējot stabilitāti augsta -magnētiskā-lauka vidē un nodrošinot pietiekami lielu rezervi visai sistēmai.
Turklāt attiecībā uz AMR sensoriem un citām magnētiskās sensora tehnoloģijām vēl viens apsvērums ir tas, cik lielā mērā ierīci ietekmē parametru pasliktināšanās un tās jutība pret magnētu novecošanos. Šis jautājums ir atkarīgs arī no katra ražotāja stratēģijas. NXP pieeja ietver AMR sensora magnētiskās pretestības sensora tilta, jaukta -signāla integrālās shēmas (IC) un nepieciešamo kondensatoru integrēšanu vienā paketē. Abi integrētie kanāli darbojas pilnīgi neatkarīgi, pilnībā izolēts dizains, ko praktiski neietekmē parametru pasliktināšanās. Katrs ražotājs izmanto atšķirīgas pieejas, cenšoties samazināt parametru pasliktināšanās ietekmi.
Kopsavilkums
Kustības kontroles lietojumiem automatizācijas sistēmās magnētiskā uztveršana ietver arī GMR un TMR tehnoloģijas. No tehniskā viedokļa tie piedāvā augstāku precizitāti nekā AMR, lai gan tie rada lielākas tehniskās problēmas un tos pārvalda mazāk ražotāju. Tos plašāk izmanto automobiļu lietojumos.
Kustības kontroles lietojumprogrammām, lai sasniegtu izcilu vadības veiktspēju, ir nepieciešama precīza pozīcijas noteikšana. Mērījumu diapazonā AMR sensors nodrošina izcilu jutību un reakcijas laiku, ļaujot veikt ļoti precīzu pozīcijas mērījumu. Precīzi lineārie 3D Hall-efekta sensori arī darbojas, nodrošinot ātrus, precīzus un uzticamus mērījumus, nemazinot veiktspēju un nepalielinot enerģijas patēriņu un izmaksas.