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如何為實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)快速、精確和低功耗的位置感測(cè)

2512891 2022-11-24 | pdf | 270.68KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

三維 (3D) 位置感測(cè)用于實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用在各種工業(yè) 4.0 應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)，從工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)到機(jī)器人真空吸塵器和安全性。3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器是這些應(yīng)用的一個(gè)很好的選擇，因?yàn)樗鼈兲峁┝烁咧貜?fù)性和可靠性，并且還可以與窗戶、門和外殼一起使用，以進(jìn)行入侵或磁性篡改檢測(cè)。三維 (3D) 位置感測(cè)用于實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用在各種工業(yè) 4.0 應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)，從工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)到機(jī)器人真空吸塵器和安全性。3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器是這些應(yīng)用的一個(gè)很好的選擇，因?yàn)樗鼈兲峁┝烁咧貜?fù)性和可靠性，并且還可以與窗戶、門和外殼一起使用，以進(jìn)行入侵或磁性篡改檢測(cè)。盡管如此，使用霍爾效應(yīng)傳感器設(shè)計(jì)有效且安全的 3D 傳感系統(tǒng)仍然是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程。霍爾效應(yīng)傳感器需要與功能強(qiáng)大的微控制器 (MCU) 接口，以充當(dāng)角度計(jì)算引擎并執(zhí)行測(cè)量平均，以及增益和偏移補(bǔ)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(jiān)控磁場(chǎng)、系統(tǒng)溫度、通信、連續(xù)性、內(nèi)部信號(hào)路徑和電源。盡管如此，使用霍爾效應(yīng)傳感器設(shè)計(jì)有效且安全的 3D 傳感系統(tǒng)仍然是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程。霍爾效應(yīng)傳感器需要與功能強(qiáng)大的微控制器 (MCU) 接口，以充當(dāng)角度計(jì)算引擎并執(zhí)行測(cè)量平均，以及增益和偏移補(bǔ)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(jiān)控磁場(chǎng)、系統(tǒng)溫度、通信、連續(xù)性、內(nèi)部信號(hào)路徑和電源。除了硬件設(shè)計(jì)之外，軟件開發(fā)可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，進(jìn)一步延遲了上市時(shí)間。除了硬件設(shè)計(jì)之外，軟件開發(fā)可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，進(jìn)一步延遲了上市時(shí)間。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以使用具有內(nèi)部計(jì)算引擎的集成霍爾效應(yīng) 3D 位置傳感器 IC。這些 IC 簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)并將系統(tǒng)處理器的負(fù)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)控制。在電池供電的設(shè)備中，3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器可以以 5 赫茲 (Hz) 或更低的占空比運(yùn)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(shè)計(jì)靈活性和系統(tǒng)安全性和可靠性。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以使用具有內(nèi)部計(jì)算引擎的集成霍爾效應(yīng) 3D 位置傳感器 IC。這些 IC 簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)并將系統(tǒng)處理器的負(fù)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)控制。在電池供電的設(shè)備中，3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器可以以 5 赫茲 (Hz) 或更低的占空比運(yùn)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(shè)計(jì)靈活性和系統(tǒng)安全性和可靠性。本文回顧了 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)，并描述了它們?cè)跈C(jī)器人技術(shù)、篡改檢測(cè)、人機(jī)界面控制和萬向節(jié)電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文回顧了 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)，并描述了它們?cè)跈C(jī)器人技術(shù)、篡改檢測(cè)、人機(jī)界面控制和萬向節(jié)電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)位置傳感器示例，以及相關(guān)的評(píng)估板和實(shí)施指南，以加快開發(fā)過程。(TI)的高精度線性 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器示例，以及相關(guān)的評(píng)估板和實(shí)施指南，以加快開發(fā)過程。什么是 3D 霍爾效應(yīng)傳感器？什么是 3D 霍爾效應(yīng)傳感器？3D 霍爾效應(yīng)傳感器可以收集有關(guān)完整磁場(chǎng)的信息，從而能夠在 3D 環(huán)境中使用距離和角度測(cè)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(dāng)放置在偏振軸上時(shí)，該場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)與磁體面平行的場(chǎng)矢量，同時(shí)還可以確定位置和角度。3D 霍爾效應(yīng)傳感器可以收集有關(guān)完整磁場(chǎng)的信息，從而能夠在 3D 環(huán)境中使用距離和角度測(cè)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(dāng)放置在偏振軸上時(shí)，該場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)與磁體面平行的場(chǎng)矢量，同時(shí)還可以確定位置和角度。圖 1：3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器可以放置在軸上或與磁場(chǎng)共面，以測(cè)量距離和角運(yùn)動(dòng)。（圖片來源：德州儀器）