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如何為實時控制實現快速、精確和低功耗的位置感測

2022-11-24 | pdf | 270.68KB | 次下載 | 免費

資料介紹

三維 (3D) 位置感測用于實時控制的應用在各種工業 4.0 應用中不斷增長,從工業機器人和自動化系統到機器人真空吸塵器和安全性。3D 霍爾效應位置傳感器是這些應用的一個很好的選擇,因為它們提供了高重復性和可靠性,并且還可以與窗戶、門和外殼一起使用,以進行入侵或磁性篡改檢測。三維 (3D) 位置感測用于實時控制的應用在各種工業 4.0 應用中不斷增長,從工業機器人和自動化系統到機器人真空吸塵器和安全性。3D 霍爾效應位置傳感器是這些應用的一個很好的選擇,因為它們提供了高重復性和可靠性,并且還可以與窗戶、門和外殼一起使用,以進行入侵或磁性篡改檢測。盡管如此,使用霍爾效應傳感器設計有效且安全的 3D 傳感系統仍然是一個復雜且耗時的過程。霍爾效應傳感器需要與功能強大的微控制器 (MCU) 接口,以充當角度計算引擎并執行測量平均,以及增益和偏移補償以確定磁體方向和 3D 位置。MCU 還需要處理各種診斷,包括監控磁場、系統溫度、通信、連續性、內部信號路徑和電源。盡管如此,使用霍爾效應傳感器設計有效且安全的 3D 傳感系統仍然是一個復雜且耗時的過程。霍爾效應傳感器需要與功能強大的微控制器 (MCU) 接口,以充當角度計算引擎并執行測量平均,以及增益和偏移補償以確定磁體方向和 3D 位置。MCU 還需要處理各種診斷,包括監控磁場、系統溫度、通信、連續性、內部信號路徑和電源。除了硬件設計之外,軟件開發可能是復雜且耗時的,進一步延遲了上市時間。除了硬件設計之外,軟件開發可能是復雜且耗時的,進一步延遲了上市時間。為了應對這些挑戰,設計人員可以使用具有內部計算引擎的集成霍爾效應 3D 位置傳感器 IC。這些 IC 簡化了軟件設計并將系統處理器的負載減少了 25%,從而可以使用低成本的通用 MCU。它們還可以提供快速采樣率和低延遲,以實現準確的實時控制。在電池供電的設備中,3D 霍爾效應位置傳感器可以以 5 赫茲 (Hz) 或更低的占空比運行,以最大限度地降低功耗。此外,集成功能和診斷最大限度地提高了設計靈活性和系統安全性和可靠性。為了應對這些挑戰,設計人員可以使用具有內部計算引擎的集成霍爾效應 3D 位置傳感器 IC。這些 IC 簡化了軟件設計并將系統處理器的負載減少了 25%,從而可以使用低成本的通用 MCU。它們還可以提供快速采樣率和低延遲,以實現準確的實時控制。在電池供電的設備中,3D 霍爾效應位置傳感器可以以 5 赫茲 (Hz) 或更低的占空比運行,以最大限度地降低功耗。此外,集成功能和診斷最大限度地提高了設計靈活性和系統安全性和可靠性。本文回顧了 3D 霍爾效應位置傳感器的基礎知識,并描述了它們在機器人技術、篡改檢測、人機界面控制和萬向節電機系統中的應用。本文回顧了 3D 霍爾效應位置傳感器的基礎知識,并描述了它們在機器人技術、篡改檢測、人機界面控制和萬向節電機系統中的應用。然后介紹德州儀器然后介紹德州儀器(TI)的高精度線性 3D 霍爾效應位置傳感器示例,以及相關的評估板和實施指南,以加快開發過程。(TI)的高精度線性 3D 霍爾效應位置傳感器示例,以及相關的評估板和實施指南,以加快開發過程。什么是 3D 霍爾效應傳感器?什么是 3D 霍爾效應傳感器?3D 霍爾效應傳感器可以收集有關完整磁場的信息,從而能夠在 3D 環境中使用距離和角度測量來確定位置。這些傳感器最常見的兩種放置方式是同軸和與磁極化共面(圖 1)。當放置在偏振軸上時,該場為可用于位置確定的傳感器提供單向輸入。無論傳感器的范圍如何,共面放置都會產生一個與磁體面平行的場矢量,同時還可以確定位置和角度。3D 霍爾效應傳感器可以收集有關完整磁場的信息,從而能夠在 3D 環境中使用距離和角度測量來確定位置。這些傳感器最常見的兩種放置方式是同軸和與磁極化共面(圖 1)。當放置在偏振軸上時,該場為可用于位置確定的傳感器提供單向輸入。無論傳感器的范圍如何,共面放置都會產生一個與磁體面平行的場矢量,同時還可以確定位置和角度。圖 1:3D 霍爾效應位置傳感器可以放置在軸上或與磁場共面,以測量距離和角運動。(圖片來源:德州儀器)
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