自主移動機器人可自動執(zhí)行非技術(shù)性任務(wù)，像是在倉庫中運輸材料。它們的車輪內(nèi)裝設(shè)位置感測與速度控制等高精確系統(tǒng)，以便在工廠或倉庫裡安全有效率地移動，可優(yōu)化製造流程，提升產(chǎn)出量及生產(chǎn)力。
隨著工業(yè) 4.0 將先進製程推往全球市場，對高度自動系統(tǒng)的需求也大幅增加。這些系統(tǒng)可以整合製造流程運作並持續(xù)收集製程控制資料，應(yīng)用範(fàn)圍包含機械手臂的磁性編碼器、近接感測器、致動器、壓力傳送器、線性馬達與自主移動機器人，其中多數(shù)需要利用先進位置感測解決方案來控制性能以及工廠級資料，以便讓裝置做出更適當(dāng)?shù)臎Q策、操作起來也更安全可靠。
自主移動機器人(如圖 1 ) 可自動執(zhí)行非技術(shù)性任務(wù)，像是在倉庫中運輸材料。這些工業(yè)機器人可優(yōu)化製造流程，提升產(chǎn)出量及生產(chǎn)力。自主移動機器人的車輪內(nèi)也裝設(shè)位置感測與速度控制等高精確系統(tǒng)，以便在工廠或倉庫裡安全有效率地移動。
位置感測系統(tǒng)常用於高效能自動系統(tǒng)中，以便控制機器動作，對位置感測技術(shù)的選擇也會直接影響整體系統(tǒng)的成本和效能。在評估最佳位置感測解決方案時，應(yīng)考慮感測準確性、速度、功率、靈活性及可靠性等。
多軸線性霍爾效應(yīng)位置感測器幫助提升設(shè)備效能
多軸線性霍爾效應(yīng)位置感測器適用於精確自動化工業(yè)應(yīng)用，因為它可提供高度準確、快速且可靠的絕對位置量測。並提供更準確的即時控制，幫助提升設(shè)備效能、系統(tǒng)效率最佳化及減少停機時間。
再回到自主移動機器人的例子，圖 2 中的方塊圖說明車輪馬達和馬達控制器間的回饋迴路，使用 TI 的線性 3D 霍爾效應(yīng)位置感測器來監(jiān)控馬達軸與馬達驅(qū)動器的確切角度位置，進而轉(zhuǎn)動馬達。在回饋迴路所有元件中，線性 3D 霍爾效應(yīng)感測器會直接影響到系統(tǒng)頻寬和延遲。若採用高頻寬量測的感測器，您將可提高回饋迴路的整體速度，並提升系統(tǒng)效能。
同樣地，位置感測器的量測準確度決定了馬達動作的可控程度。但感測器的速度和準確度常對彼此造成影響，進而限制了系統(tǒng)效能。TI的感測器可用高達 20 kSPS 的感測速度提供高傳輸數(shù)值，並以最高 2.6% 的整體誤差提供高度準確的線性量測，讓您不用在兩者間進行取捨。
| 圖2 : 使用線性 3D 霍爾效應(yīng)位置感測器的自動行動機器人車輪馬達模組方塊圖 |
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根據(jù)電池管理系統(tǒng)或電源供應(yīng)的設(shè)計，功耗也是選擇位置感測器時應(yīng)考量的重要規(guī)格之一。電池供電系統(tǒng)或具低電源供應(yīng)的系統(tǒng) (例如遠端 4 到 20 mA 迴路)，通常需要具有喚醒、休眠與深度休眠模式等低功率操作模式的感測器，幫助實現(xiàn)最佳功耗與傳輸速率。TMAG5170 的多重操作模式和取樣率可提高電源效率，效率比其他精確線性 3D 霍爾效應(yīng)感測器高出至少 70%，並可在 1 到 20 kHz 的取樣範(fàn)圍中，為電池供電裝置或以系統(tǒng)效率為優(yōu)先的輕負載模式提供最佳功耗。
位置感測器通常有最嚴格的機械配置限制。選擇具備可選電磁感測範(fàn)圍和溫度補償選項的多元線性 3D 霍爾效應(yīng)感測器，可為磁與機械設(shè)計帶來靈活性。此解決方案 擁有晶片內(nèi)角度計算引擎，可省去晶片外處理的需求，並可為角度感測應(yīng)用中的感測器與磁鐵提供機械配置靈活性，其中包含軸上與離軸配置。
自動化工業(yè)系統(tǒng)與人類一起工作已趨向常態(tài)，因此越來越需要額外安全措施確保作業(yè)安全，也需提升診斷功能以避免停機時間與品質(zhì)問題。位置感測器讀值的可靠性就和準確度、速度、功率與靈活性一樣重要。若選擇只有幾個或沒有診斷功能的感測器，可能需要配置數(shù)個外部元件才能確保感測器資料的準確性及可靠性，進而增加設(shè)計的材料清單 (BOM)。
透過提供獨特的智慧型診斷功能組合，像是通訊、連續(xù)性和內(nèi)部訊號路徑檢查，還有電源供應(yīng)、輸入磁場和系統(tǒng)溫度的可配置診斷。無需使用額外元件來確保感測器資料準確，因此可實現(xiàn)長期可靠性並減少 BOM。
高速且高準確的位置感測器可為自動工業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)下一代即時控制。精確線性 3D 霍爾效應(yīng)感測器可幫助設(shè)計師達到工業(yè) 4.0 市場趨勢所需的快速、準確與可靠量測，並且不需犧牲效能或增加功耗與成本。
(本文作者為Kevyn Robins)
