ホール効果センサーは、リアルタイムの産業用アプリケーションをサポートします

テキサスインスツルメンツは、ファクトリーオートメーションおよびモータードライブアプリケーションでのリアルタイム制御を目的とした3Dホール効果位置センサーの新しいファミリーの最初のものを発表しました。

Texas Instrumentsは、ファクトリーオートメーションおよびモータードライブアプリケーションでのリアルタイム制御用の3Dホール効果位置センサーの新しいファミリの最初のデバイスであるTMAG5170を発表しました。センサーは、エネルギーを節約しながら設計の柔軟性とシステムの安全性を最大化する統合機能と診断を提供するものとして宣伝されています。

ホール効果センサーやその他の技術を含む磁気センサーには、設計上の利点と欠点があります。 1つの制約は、非常に高い精度と3Dデバイススループットの取得の間のトレードオフです。たとえば、安定したセンサーは、温度、周囲条件、さらには磁場の変化に反応してさまようことはありません。通常、2つの方法のいずれかを強化するのは簡単ですが、両方を強化することはできません。

TIによると、TMAG5170 3Dホール効果位置センサーは、高精度とスループットの向上を実現することで、この関係を強化することを目的としています。 「この高いスループットには、デバイスのフルスピードが必要ない場合のはるかに低い電力動作などのキャリーオーバー効果があります」と、TIの位置検出製品のマーケティングおよびアプリケーションマネージャーであるStevenLovelessは述べています。

自動倉庫ロボット。 （出典：TI）

位置センサー
位置検出は、動きを調整する高性能自動システムでは事実上普遍的であり、位置検出技術はシステムのコストとパフォーマンスに直接影響します。センサーの精度、速度、パワー、適応性は、最適な位置検出システムを選択する際に考慮される要素の1つです。ホール効果線形多軸位置センサーを使用した絶対位置測定は、正確で、迅速で、信頼できるものでなければなりません。その結果、正確なリアルタイム制御が可能になります。

3Dホール効果センサーを展開する際の重要な考慮事項は、センサーの周囲の自由空間を移動する磁石を簡単に認識して監視する必要があることです。磁石の極を取り巻く磁場は通常対称的です。つまり、同じ入力条件が多数の場所で生成される可能性があります。絶対位置を適切に特定するには、その機能を慎重に設計し、磁束密度の変化を利用して磁石の動きを区別できるようにする必要があります。

リアルタイム制御
スマートファクトリーでは、高度に自動化されたシステムが統合された製造フロー内で機能すると同時に、データを収集して運用を規制する必要があります。自動化された機器には、効率を高めてダウンタイムを短縮するためのリアルタイム制御を提供するために、3D位置検出テクノロジーが必要です。

「自動化で位置またはモーションフィードバックを利用するシステムは、本質的に非常に動的であることが多く、負荷、速度、その他の要因の変化に迅速かつ効率的に対応する必要があります」とラブレス氏は述べています。新しいTIセンサーは、これらの動的条件をより正確に測定するように設計されており、「システムがこれらのリアルタイムの変化により迅速に対応できるように支援します」と彼は付け加えました。

TIによると、TMAG5170は、室温で2.6％のフルスケールの合計エラーを提供し、合計エラードリフトはわずか3％であり、システムの設計と製造を簡素化すると同時に、エンドオブラインキャリブレーションとオフチップエラー補正の必要性を排除します。センサーは、高速の機械的動作の低遅延スループットのために、最大20kSPSの測定をサポートします。

また、オフチップ計算の必要性を排除し、角度計算エンジン、測定平均化、ゲインおよびオフセット補正などの機能を含めることにより、センサーと磁石の向きを変えることができます。 TIは、センサーの配置に関係なく、これらの特性により設計が簡素化され、システムの適応性が向上し、制御ループの高速化、システム遅延の短縮、ソフトウェア開発の容易化が可能になると述べています。センサーの統合された計算機能により、システムの処理負荷が最大25％削減され、エンジニアはTIの低電力MSP430TMMCUなどの汎用マイクロコントローラーを使用してコストを削減できます。

下の図では、モーターシャフトの正確な角度位置がホール効果3D線形位置センサーによって監視されており、フィードバック要素を評価する際にシステムの帯域幅と遅延に直接影響します。フィードバックループの全体的な速度は、高帯域幅の読み取りが可能なセンサーを使用することで向上し、システムパフォーマンスが向上します。

TMAG5170アプリケーションの例。 （出典：TI）

バッテリーや電力管理システムなど、位置センサーを選択する際には、消費電力が重要な考慮事項になります。ウェイクアップ、スリープ、ディープスリープモードなどの低電力動作モードのセンサーは、消費電力とスループットを最適化するために、低電力ソースを使用するバッテリ駆動のシステムまたはプラットフォームで一般的に使用されます。 TMAG5170のさまざまな動作モードとサンプリングレートは、エネルギー効率を最大70％向上させ、システム効率が重要な考慮事項。

磁気的および機械的設計は、可変の磁気感度レベルと温度補正オプションを備えた柔軟な3D線形ホール効果センサーを使用することからも恩恵を受けることができます。自動化されたシステムがますます人間と一緒に動作するにつれて、安全性と改善された診断は、機器のダウンタイムを防ぎ、製造品質を改善する上でますます重要になっています。したがって、位置センサーとそれらが生成するデータの精度、速度、電力、適応性は、設計上の重要な考慮事項です。

>>この記事は、もともと姉妹サイトであるEETimesで公開されました。

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