3D霍尔效应传感器可为自主系统提供精确、实时的位置控制

随着工业 4.0在全球市场推广先进的制造工艺，对以集成制造流程运行并不断收集过程控制数据的高度自动化系统的需求正在急剧增加。这些系统中的大多数——包括机械臂中的磁性编码器、接近传感器、执行器、压力变送器、线性电机和自主移动机器人——需要先进的位置传感解决方案来控制性能并收集工厂级数据，以便做出更好的决策和更安全，设备运行更可靠。

自主移动机器人可自动执行琐碎的任务，例如在整个仓库中运输材料。这些工业机器人有助于优化制造流程、增加产量和提高生产力。为了安全有效地在工厂或仓库地板上导航，自主移动机器人必须在车轮内集成高精度系统控制，例如位置传感和速度控制。

在控制运动的高性能自动化系统中，对位置感测的需求几乎无处不在，而位置感测技术的选择直接影响整个系统的成本和性能。评估最佳位置传感解决方案时的考虑因素包括传感器精度、速度、功率、灵活性和可靠性。

多轴、线性霍尔效应位置传感器通常是精密自动化工业应用的不错选择，因为它们可以提供高度准确、快速和可靠的绝对位置测量。此类功能可实现更准确的实时控制，这在提高设备性能、优化系统效率和最大限度减少停机时间方面发挥着关键作用。

回顾我的自主移动机器人示例，图中的框图说明了车轮电机和电机控制器之间的反馈回路，使用 TI 的TMAG5170线性 3D 霍尔效应位置传感器来监控电机轴和电机驱动器的准确角位置旋转电机。在反馈回路的所有元素中，线性 3D 霍尔效应传感器通常会对系统带宽和延迟产生最直接的影响。通过采用能够进行高带宽测量的传感器，您可以提高该反馈回路的整体速度并增强系统性能。

使用线性 3D 霍尔效应位置传感器提高系统性能

阅读我们的白皮书，详细了解可以从线性 3D 霍尔效应传感器和 TMAG5170 的差异化功能中受益的应用。

同样，位置传感器的测量精度决定了可以控制电机运动的程度。然而，传感器的速度和精度通常会相互影响，从而限制了系统性能。TMAG5170 通过以高达 20 kSPS 的传感速度实现高吞吐量读数，以及具有 2.6% 最大总误差的高精度线性测量，消除了这种折衷。

图 ：使用 TMAG5170 线性 3D 霍尔效应位置传感器的自主移动机器人车轮电机模块框图

根据设计的电池管理系统或电源，在选择位置传感器时，功耗也可能是一个需要考虑的重要规格。电池供电系统或具有低功率电源（例如远程 4 至 20 mA 回路）的系统通常需要具有低功率工作模式（例如唤醒和睡眠以及深度睡眠模式）的传感器来帮助优化功率消耗与吞吐量。与其他精密线性 3D 霍尔效应传感器相比，TMAG5170 的多种工作模式和采样率可将电源效率提高至少 70%，从而在 1 至 20 kHz 采样范围内优化电池供电设备或轻型设备的功耗系统效率优先的模式。

位置传感器通常具有严格的机械配置限制。选择具有可选磁灵敏度范围和温度补偿选项的多功能线性 3D 霍尔效应传感器可以为磁和机械设计提供灵活性。TMAG5170 具有片上角度计算引擎，无需片外处理，同时为角度感测应用中的传感器和磁铁提供机械放置灵活性，包括同轴和离轴配置。

由于工业系统越来越多地在自动化操作中与人类一起工作，因此越来越需要额外的安全措施来确保安全操作，并增加诊断以防止工具停机和质量问题。考虑位置传感器读数的可靠性与考虑其准确性、速度、功率和灵活性同样重要。例如，选择具有很少或没有诊断功能的传感器可能需要实施大量外部组件，以确保传感器数据的准确性和可靠性，从而增加设计的物料清单 (BOM)。TMAG5170 结合了智能诊断功能的独特组合，例如通信、连续性和内部信号路径检查，以及电源的可配置诊断，输入磁场和系统温度。无需额外组件即可确保传感器数据准确，从而实现长期可靠性并减少 BOM。

高速、高精度位置传感器正在实现自动化工业系统中的下一代实时控制。TMAG5170 等精密线性 3D 霍尔效应传感器可帮助设计人员在不牺牲性能或增加功耗和成本的情况下，实现推动工业 4.0 市场趋势所需的快速、准确和可靠的测量。

编辑：fqj