Väga automatiseeritud süsteemid, mis koguvad pidevalt protsessijuhtimise andmeid, on tänapäeva tootmistehastes üha tavalisemad. Need autonoomsed süsteemid pakuvad täpset-reaalajas asukoha juhtimist andurite kogutud täpse teabe kaudu. Magnetkodeerijad, lähedusandurid, rõhuandurid, mootorid ja muud seadmed, mis on kõikjal automatiseeritud tehastes, nõuavad täiustatud asukohatuvastust, et koguda tehase tasemeandmeid ja parandada jõudlust.
Rääkimata robotsüsteemidest, on see nõudlus asukoha tuvastamise järele peaaegu üldlevinud kõigis süsteemides, mis nõuavad suure{0}}jõudlusega liikumisjuhtimist. Positsiooni tuvastamise tehnoloogia määrab suures osas süsteemi jõudluse ülemised piirid. Täpne, kiire ja usaldusväärne asukoha mõõtmine on reaalajas-täpse kontrolli saavutamise eeltingimus.
3D Halli efekti asukohatuvastuse liikumisjuhtimise rakendused
Võrreldes teiste asendituvastustehnoloogiatega on Halli efekti asukoha tuvastamine tööstusautomaatika rakendustes vaieldamatult kõige laialdasemalt kasutusele võetud valik. Lineaarsed 3D Hall{2}}efekti asendiandurid jälgivad mootori võlli, kusjuures anduri parameetrid mõjutavad otseselt süsteemi juhtimist, ribalaiust ja latentsust. Andmete läbilaskevõime ja mõõtmisvea vahelise kompromissi tõttu süsteemi jõudluse kahjustamise vältimiseks integreerivad 3D Halli andurid ADC-sid. Need kasutavad täppissignaali ahelaid, et saavutada kõrge-täpsusega, väikese-triiviga magnetvälja mõõtmised, millele järgneb süsteemi-taseme triivi kompenseerimine, kasutades kiibi temperatuurianduri andmeid.
3D Hall{1}}efektiga asendiandurite võime kohandada mis tahes magnettelgede ja temperatuuride kombinatsioone on praegustes tööstusrakendustes kõrgelt hinnatud omadus. Suurepärase anduri jõudluse säilitamine laiemates magnetvälja tuvastamise vahemikes ja ümbritseva keskkonna temperatuuride vahemikes võimaldab neil anduritel suurepäraselt töötada keerukates tööstuskeskkondades. Näideteks on TDK paindliku arhitektuuriga konfigureeritavad HAL 39xy seeria andurid, TI SPI{5}}konfigureeritavad TMAG5170 seeria ülitäpsed lineaarsed 3D Hall{9}}efektandurid. Need andurid pakuvad paindlikkust magnetilise ja mehaanilise disaini jaoks liikumisjuhtimise rakendustes valitavate magnetilise tundlikkuse vahemike ja temperatuuri kompenseerimise võimaluste kaudu. Senine väärarusaam magneti paigutuse paindumatusest Halli efektiandurite{12}} kasutamisel on nüüd kõrvaldatud.
Vaadates kahte ülalmainitud seadet, on TDK HAL 39xy seeria anduritel võimas DSP ja sisseehitatud mikroprotsessor, samas kui TI TMAG5170 seeria sisaldab on-kiibi nurga arvutamise mootorit, mis välistab vajaduse väljalülitatud-kiibi töötlemiseks. Paindlikud Halli anduri esi{5}}konfiguratsioonid hõlbustavad ka laiemat valikut rakendusi. Liikumisjuhtimise rakendustes avab nende 3D Hall{8}}efektiga asendiandurite täiustamine nüüd automatiseerimissüsteemide jaoks palju võimalusi.
Anisotroopse magnetresistentsuse efekti asukoha tuvastamine (AMR) liikumisjuhtimisrakendustes
Anisotroopne magnetresistentsuse efekt hõlmab s-orbitaalide ja d-orbitaalide anisotroopset hajumist materjalides. AMR-andurite magnetresistentsuse suhe (ΔR/Rmin) on umbes 3%. AMR-andur leiab laialdasi rakendusi liikumisjuhtimises, eriti autotööstuses{5}}liikumisjuhtimissüsteemides. Suured tootjad töötavad välja AMR{7}}põhiseid magnetandurilahendusi, kuna AMR-anduritel on autotööstuses{8}}liikumise juhtimises üha olulisem roll.
Erinevalt ülalmainitud Halli andurite lineaarsest nihke mõõtmisest pakuvad AMR-andurid üldiselt suuremat täpsust. Nad vähendavad ka pöördemomendi pulsatsiooni. Kõrge täpsus on magnetandurite põhinäitaja. Tehnoloogiliselt on AMR-anduritel tavaliselt väga madal energiatarve, kiire reageerimisaeg umbes 10 ns ja temperatuuri triiv 3000 PPM/K lähedal. Spetsiifiline täpsus varieerub sõltuvalt tootja protsessist ja konfiguratsioonist.
The dual-channel AMR sensing ADA457X series from ADI, featuring integrated signal conditioning amplifiers and ADC drivers, exhibits a typical angular error of just ±0.1° with output noise as low as 850μV rms. Infineon's single-AMR sensor TLE5109A16 series also achieves a typical error of ±0.1° across the 10 mT to >vahemik 500 mT; Kodumaise tootja Duowei uusim AMR-andur on saavutanud absoluutse täpsuse 0,1 kraadi.
Kui AMR-andur töötab küllastunud tingimustes, ei mõjuta selle väljundsignaali absoluutse magnetvälja tugevuse kõikumised, mis näitab tugevust kõrges -magnetväljas-välistes keskkondades ja annab kogu süsteemile piisava varu.
Lisaks on AMR-andurite ja muude magnetsensori tehnoloogiate puhul veel üks kaalutlus, mil määral mõjutab seadet parameetrite halvenemine ja selle tundlikkus magneti vananemise suhtes. See probleem sõltub ka iga tootja strateegiast. NXP lähenemisviis hõlmab AMR-anduri magnettakistuse anduri silla, segasignaali integraallülituse (IC) ja vajalike kondensaatorite integreerimist ühte paketti. Mõlemad integreeritud kanalid töötavad täiesti sõltumatult, täielikult isoleeritud disain, mida parameetrite halvenemine praktiliselt ei mõjuta. Iga tootja kasutab erinevaid lähenemisviise, mis kõik püüavad minimeerida parameetrite halvenemise mõju.
Kokkuvõte
Liikumisjuhtimise rakenduste puhul automaatikasüsteemides hõlmab magnetandur ka GMR- ja TMR-tehnoloogiaid. Tehnilisest vaatenurgast pakuvad need suuremat täpsust kui AMR, kuigi need kujutavad endast suuremaid tehnilisi väljakutseid ja neid valdab vähem tootjaid. Neid kasutatakse autotööstuses laialdasemalt.
Liikumisjuhtimise rakenduste puhul nõuab suurepärase juhtimise jõudluse saavutamiseks täpset asukoha tuvastamist. Mõõtevahemikus pakub AMR-i andur silmapaistvat tundlikkust ja reaktsiooniaega, võimaldades ülitäpset asukoha mõõtmist. Täpsed lineaarsed 3D Halli{3}-efekti andurid peavad samuti omale vastu, saavutades kiired, täpsed ja usaldusväärsed mõõtmised ilma jõudlust kahjustamata või energiatarbimist ja kulusid suurendamata.