3D霍尔效应传感器如何在自治系统中实现精准的实时位置控制

随着工业4.0的先进制造工艺席卷全球市场，高度自动化系统的需求急剧增长，这些系统既需要在集成的制造流程中运行，又需要不断收集流程控制数据。大多数此类系统（包括机械臂中的磁性编码器、接近传感器、传动器、压力变送器、线性电机和自主移动机器人）均需要先进的位置感应解决方案来控制性能并收集工厂级数据，从而做出更明智的决策并提高设备运行的安全性和可靠性。

图1中所示自主移动机器人可以自动执行简单的任务，例如在仓库内运输物料。这类工业机器人可帮助优化制造流程、增加生产量并提高生产率。要在工厂车间或仓库实现安全高效导航，自主移动机器人的轮子必须内置位置感应和速度控制等高精度系统控制功能。

图 1：自主移动机器人横穿仓库

可控制运动的高性能自动化系统几乎都需要位置感应，并且位置感应技术的选择直接影响整个系统的成本和性能。在评估出色的位置感应解决方案，需要考虑传感器精度、速度、功率、灵活性和可靠性等因素。

多轴线性霍尔效应位置传感器可提供高度精确、快速且可靠的绝对位置测量，非常适合精密自动化工业应用。这些功能有助于实现更加准确的实时控制，此类控制在提高设备性能、优化系统效率和更大限度地减少停机时间方面发挥着至关重要的作用。

再看一下自主移动机器人的例子，图2中的方框图展示了轮子的电机和电机控制器之间形成的反馈环路。其中使用的是TI的TMAG5170线性3D霍尔效应位置传感器，可监测电机轴的确切角度位置和电机驱动器，从而使电机旋转。除了此反馈环路中显示的所有元素外，该线性3D霍尔效应传感器通常会对系统带宽和延迟有直接影响。通过采用能够进行高带宽测量的传感器，您可以提高此反馈环路的整体速度并增强系统性能。

同样，位置传感器的测量精度决定了对电机运动的可控程度。而传感器的速度和精度通常此消彼长，系统性能因此受到限制。TMAG5170可实现高吞吐量数据读取，感应速度高达 20kSPS，并且可进行高精度线性测量，最大总误差为2.6%，让您无需在两者中做出抉择。

图 2：采用TMAG5170线性3D霍尔效应位置传感器的自主移动机器人轮子电机模块方框图