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如何为实时控制实现快速、精确和低功耗的位置感测

2512891 2022-11-24 | pdf | 270.68KB | 次下载 | 免费

资料介绍

三维 (3D) 位置感测用于实时控制的应用在各种工业 4.0 应用中不断增长，从工业机器人和自动化系统到机器人真空吸尘器和安全性。3D 霍尔效应位置传感器是这些应用的一个很好的选择，因为它们提供了高重复性和可靠性，并且还可以与窗户、门和外壳一起使用，以进行入侵或磁性篡改检测。三维 (3D) 位置感测用于实时控制的应用在各种工业 4.0 应用中不断增长，从工业机器人和自动化系统到机器人真空吸尘器和安全性。3D 霍尔效应位置传感器是这些应用的一个很好的选择，因为它们提供了高重复性和可靠性，并且还可以与窗户、门和外壳一起使用，以进行入侵或磁性篡改检测。尽管如此，使用霍尔效应传感器设计有效且安全的 3D 传感系统仍然是一个复杂且耗时的过程。霍尔效应传感器需要与功能强大的微控制器 (MCU) 接口，以充当角度计算引擎并执行测量平均，以及增益和偏移补偿以确定磁体方向和 3D 位置。MCU 还需要处理各种诊断，包括监控磁场、系统温度、通信、连续性、内部信号路径和电源。尽管如此，使用霍尔效应传感器设计有效且安全的 3D 传感系统仍然是一个复杂且耗时的过程。霍尔效应传感器需要与功能强大的微控制器 (MCU) 接口，以充当角度计算引擎并执行测量平均，以及增益和偏移补偿以确定磁体方向和 3D 位置。MCU 还需要处理各种诊断，包括监控磁场、系统温度、通信、连续性、内部信号路径和电源。除了硬件设计之外，软件开发可能是复杂且耗时的，进一步延迟了上市时间。除了硬件设计之外，软件开发可能是复杂且耗时的，进一步延迟了上市时间。为了应对这些挑战，设计人员可以使用具有内部计算引擎的集成霍尔效应 3D 位置传感器 IC。这些 IC 简化了软件设计并将系统处理器的负载减少了 25%，从而可以使用低成本的通用 MCU。它们还可以提供快速采样率和低延迟，以实现准确的实时控制。在电池供电的设备中，3D 霍尔效应位置传感器可以以 5 赫兹 (Hz) 或更低的占空比运行，以最大限度地降低功耗。此外，集成功能和诊断最大限度地提高了设计灵活性和系统安全性和可靠性。为了应对这些挑战，设计人员可以使用具有内部计算引擎的集成霍尔效应 3D 位置传感器 IC。这些 IC 简化了软件设计并将系统处理器的负载减少了 25%，从而可以使用低成本的通用 MCU。它们还可以提供快速采样率和低延迟，以实现准确的实时控制。在电池供电的设备中，3D 霍尔效应位置传感器可以以 5 赫兹 (Hz) 或更低的占空比运行，以最大限度地降低功耗。此外，集成功能和诊断最大限度地提高了设计灵活性和系统安全性和可靠性。本文回顾了 3D 霍尔效应位置传感器的基础知识，并描述了它们在机器人技术、篡改检测、人机界面控制和万向节电机系统中的应用。本文回顾了 3D 霍尔效应位置传感器的基础知识，并描述了它们在机器人技术、篡改检测、人机界面控制和万向节电机系统中的应用。然后介绍德州仪器然后介绍德州仪器(TI)的高精度线性 3D 霍尔效应位置传感器示例，以及相关的评估板和实施指南，以加快开发过程。(TI)的高精度线性 3D 霍尔效应位置传感器示例，以及相关的评估板和实施指南，以加快开发过程。什么是 3D 霍尔效应传感器？什么是 3D 霍尔效应传感器？3D 霍尔效应传感器可以收集有关完整磁场的信息，从而能够在 3D 环境中使用距离和角度测量来确定位置。这些传感器最常见的两种放置方式是同轴和与磁极化共面（图 1）。当放置在偏振轴上时，该场为可用于位置确定的传感器提供单向输入。无论传感器的范围如何，共面放置都会产生一个与磁体面平行的场矢量，同时还可以确定位置和角度。3D 霍尔效应传感器可以收集有关完整磁场的信息，从而能够在 3D 环境中使用距离和角度测量来确定位置。这些传感器最常见的两种放置方式是同轴和与磁极化共面（图 1）。当放置在偏振轴上时，该场为可用于位置确定的传感器提供单向输入。无论传感器的范围如何，共面放置都会产生一个与磁体面平行的场矢量，同时还可以确定位置和角度。图 1：3D 霍尔效应位置传感器可以放置在轴上或与磁场共面，以测量距离和角运动。（图片来源：德州仪器）