TI introduceert TMAG5170: een hoge-precisie 3D Hall-effect-sensor die real-time controle in fabrieksautomatisering mogelijk maakt

Texas Instruments heeft de lancering aangekondigd van de TMAG5170, het eerste lid van een nieuwe familie van 3D Hall-effect-positie-sensoren ontworpen voor real-time controle in fabrieksautomatisering en motor-aandrijfsystemen.

De TMAG5170 levert geïntegreerde diagnostiek en geavanceerde functies die ontwervingsflexibiliteit verbeteren, systeemveiligheid verbeteren, en energieverbruik verminderen.

Hall-effect-sensoren, als alle magnetische transducers, omvatten een afweging tussen ultra-hoge nauwkeurigheid en hoge doorvoersnelheid. Een echt stabiele sensor behoudt zijn prestaties over temperatuurschommelingen, omgevingscondities, en externe magnetische velden, doch het bereiken van zowel extreme precisie als snelle data-snelheden is uitdagend.

TI claimt dat de TMAG5170 deze kloof overbrugt, wat zowel hoge precisie als hogere doorvoersnelheid biedt. "De verhoogde doorvoersnelheid vertaalt zich in lager stroomverbruik wanneer volle snelheid niet vereist is," zegt Steven Loveless, TI's marketing- en applicatiemanager voor positie-sensing-producten.

Geautomatiseerde magazijnrobots. (Bron: TI)

Positie-sensoren

Positie-sensing is integraal voor hoogpresterende geautomatiseerde systemen die beweging regelen. De keuze van sensor beïnvloedt direct kosten, prestaties, en betrouwbaarheid. Absolute positie-metingen met Hall-effect lineaire multi-as-sensoren moeten exact, snel, en betrouwbaar zijn – wat nauwkeurige real-time controle garandeert.

Een kritiek ontwerp-overweging voor 3D Hall-effect-sensoren is het vermogen om een vrij bewegende magneet te detecteren en betrouwbaar de positie te volgen. Omdat het magnetische veld rond een magneetpool typisch symmetrisch is, kan dezelfde input voortkomen uit meerdere locaties. Nauwkeurige absolute locatie vereist daarom zorgvuldig ontwerp dat subtiele veranderingen in magnetische fluxdichtheid benut om de beweging van de magneet te differentiëren.

Real-time controle

In slimme fabrieken moeten hooggeautomatiseerde systemen naadloos opereren binnen een geïntegreerde productiestroom terwijl continu data verzamelen om operaties te optimaliseren. Real-time 3D-positie-sensing is essentieel voor hoge-efficiëntie, lage-downtime-automatisering.

"Systemen die vertrouwen op positie- of bewegings-feedback zijn hoogdynamisch en moeten snel reageren op variaties in last, snelheid, en andere parameters," zegt Loveless. De nieuwe TI-sensor is geëngineerd om deze dynamische condities met grotere nauwkeurigheid vast te leggen, wat snellere systeemreacties mogelijk maakt.

TI rapporteert dat de TMAG5170 een 2,6-procent full-scale totale fout bereikt bij kamertemperatuur, met een totale fout-drift van slechts 3 procent. Dit elimineert de noodzaak voor end-of-line-kalibratie en off-chip-foutcompensatie, wat ontwerp en productie vereenvoudigt. De sensor ondersteunt bemonsteringssnelheden tot 20 kSPS, wat lage-latentie doorvoer biedt voor hoge-snelheid mechanische beweging.

Het elimineert ook de noodzaak voor off-chip-berekening en staat variable sensor-magneet-oriëntaties toe via functies zoals een hoek-berekeningsengine, meetgemiddelde, en gain/offset-correctie. Ongeacht plaatsing, vereenvoudigen deze kenmerken ontwerp, verbeteren systeemaanpasbaarheid, verminderen controle-lus-latentie, en vergemakkelijken software-ontwikkeling. De geïntegreerde berekeningsengine kan de verwerkingsbelasting van een systeem met tot 25% verlagen, wat ingenieurs in staat stelt algemene-doel microcontrollers – zoals TI's laagstroom MSP430TM MCUs – te gebruiken terwijl kosten laag blijven.

Het diagram hieronder toont de TMAG5170 die de exacte hoekpositie van een motoras monitort. Een sensor capabel van hoge-bandbreedte-metingen verbetert feedback-lus-snelheid, wat algehele systeemprestaties boost.

Een voorbeeld van een TMAG5170-toepassing. (Bron: TI)

Stroomverbruik is een sleutelfactor bij het selecteren van een positie-sensor, met name voor batterij-aangedreven of laagstroom-platforms. Sensoren met laagstroom-werkmodi – zoals wake-up, slaap, en diepe-slaap – zijn gangbaar in energie-beperkte systemen. TI claimt dat de TMAG5170's meerdere werkmodi en bemonsteringssnelheden de energie-efficiëntie met tot 70% kunnen verbeteren, wat optimale stroomgebruik levert over een 1-tot-20kHz bemonsteringsbereik voor batterij-aangedreven apparaten of laag-gebruiksmodi wanneer efficiëntie paramount is.

Magnetische en mechanische ontwervingsflexibiliteit profiteert ook van 3D-lineaire Hall-effect-sensoren die variable magnetische gevoeligheidsniveaus en temperatuurcorrectie-opties ondersteunen. Veiligheid en diagnostiek zijn steeds vitaal om apparatuurdowntime te voorkomen en hoge productiekwaliteit te garanderen geautomatiseerde systemen naast mensen opereren. Gevolgelijk zijn precisie, snelheid, stroom, en aanpasbaarheid paramounte ontwerp-overwegingen.

>> Dit artikel was oorspronkelijk gepubliceerd op onze zuster-site, EE Times.

Gerelateerde Inhoud:

• Standaarden zijn kritiek voor veilige connectiviteit in industriële IoT
• Ransomware katalyseert industriële beveiligingsrevolutie
• Open-source IIoT-gateway gebruiken om Modbus-apparaat-integratie te versnellen
• Interfacen met Modbus-industriële sensoren met een open-source IIoT-gateway
• Volledig-beheerde IoT-gateway-oplossing vereenvoudigt ontwikkeling

Voor meer Embedded, abonneer je op Embedded's wekelijkse e-mail-nieuwsbrief.