隨著工業 4.0在全球市場推廣先進的制造工藝，對以集成制造流程運行并不斷收集過程控制數據的高度自動化系統的需求正在急劇增加。這些系統中的大多數——包括機械臂中的磁性編碼器、接近傳感器、執行器、壓力變送器、線性電機和自主移動機器人——需要先進的位置傳感解決方案來控制性能并收集工廠級數據，以便做出更好的決策和更安全，設備運行更可靠。

自主移動機器人可自動執行瑣碎的任務，例如在整個倉庫中運輸材料。這些工業機器人有助于優化制造流程、增加產量和提高生產力。為了安全有效地在工廠或倉庫地板上導航，自主移動機器人必須在車輪內集成高精度系統控制，例如位置傳感和速度控制。

在控制運動的高性能自動化系統中，對位置感測的需求幾乎無處不在，而位置感測技術的選擇直接影響整個系統的成本和性能。評估最佳位置傳感解決方案時的考慮因素包括傳感器精度、速度、功率、靈活性和可靠性。

多軸、線性霍爾效應位置傳感器通常是精密自動化工業應用的不錯選擇，因為它們可以提供高度準確、快速和可靠的絕對位置測量。此類功能可實現更準確的實時控制，這在提高設備性能、優化系統效率和最大限度減少停機時間方面發揮著關鍵作用。

回顧我的自主移動機器人示例，圖中的框圖說明了車輪電機和電機控制器之間的反饋回路，使用 TI 的TMAG5170線性 3D 霍爾效應位置傳感器來監控電機軸和電機驅動器的準確角位置旋轉電機。在反饋回路的所有元素中，線性 3D 霍爾效應傳感器通常會對系統帶寬和延遲產生最直接的影響。通過采用能夠進行高帶寬測量的傳感器，您可以提高該反饋回路的整體速度并增強系統性能。

使用線性 3D 霍爾效應位置傳感器提高系統性能

閱讀我們的白皮書，詳細了解可以從線性 3D 霍爾效應傳感器和 TMAG5170 的差異化功能中受益的應用。

同樣，位置傳感器的測量精度決定了可以控制電機運動的程度。然而，傳感器的速度和精度通常會相互影響，從而限制了系統性能。TMAG5170 通過以高達 20 kSPS 的傳感速度實現高吞吐量讀數，以及具有 2.6% 最大總誤差的高精度線性測量，消除了這種折衷。

圖 ：使用 TMAG5170 線性 3D 霍爾效應位置傳感器的自主移動機器人車輪電機模塊框圖

根據設計的電池管理系統或電源，在選擇位置傳感器時，功耗也可能是一個需要考慮的重要規格。電池供電系統或具有低功率電源（例如遠程 4 至 20 mA 回路）的系統通常需要具有低功率工作模式（例如喚醒和睡眠以及深度睡眠模式）的傳感器來幫助優化功率消耗與吞吐量。與其他精密線性 3D 霍爾效應傳感器相比，TMAG5170 的多種工作模式和采樣率可將電源效率提高至少 70%，從而在 1 至 20 kHz 采樣范圍內優化電池供電設備或輕型設備的功耗系統效率優先的模式。

位置傳感器通常具有嚴格的機械配置限制。選擇具有可選磁靈敏度范圍和溫度補償選項的多功能線性 3D 霍爾效應傳感器可以為磁和機械設計提供靈活性。TMAG5170 具有片上角度計算引擎，無需片外處理，同時為角度感測應用中的傳感器和磁鐵提供機械放置靈活性，包括同軸和離軸配置。

由于工業系統越來越多地在自動化操作中與人類一起工作，因此越來越需要額外的安全措施來確保安全操作，并增加診斷以防止工具停機和質量問題。考慮位置傳感器讀數的可靠性與考慮其準確性、速度、功率和靈活性同樣重要。例如，選擇具有很少或沒有診斷功能的傳感器可能需要實施大量外部組件，以確保傳感器數據的準確性和可靠性，從而增加設計的物料清單 (BOM)。TMAG5170 結合了智能診斷功能的獨特組合，例如通信、連續性和內部信號路徑檢查，以及電源的可配置診斷，輸入磁場和系統溫度。無需額外組件即可確保傳感器數據準確，從而實現長期可靠性并減少 BOM。

高速、高精度位置傳感器正在實現自動化工業系統中的下一代實時控制。TMAG5170 等精密線性 3D 霍爾效應傳感器可幫助設計人員在不犧牲性能或增加功耗和成本的情況下，實現推動工業 4.0 市場趨勢所需的快速、準確和可靠的測量。

編輯：fqj