Los sistemas altamente automatizados que recopilan continuamente datos de control de procesos son cada vez más comunes en las plantas de fabricación actuales. Estos sistemas autónomos proporcionan un control preciso de la posición-en tiempo real a través de información precisa recopilada por sensores. Los codificadores magnéticos, los sensores de proximidad, los transmisores de presión, los motores y otros dispositivos omnipresentes en las fábricas automatizadas requieren detección de posición avanzada para recopilar datos a nivel de planta-y mejorar el rendimiento.
Sin mencionar los sistemas robóticos, esta demanda de detección de posición es prácticamente omnipresente en cualquier sistema que requiera control de movimiento de alto-rendimiento. La tecnología de detección de posición determina en gran medida los límites superiores del rendimiento de un sistema. La medición de posición precisa, rápida y confiable es el requisito previo para lograr un control de precisión en tiempo real-.
Aplicaciones de control de movimiento de la detección de posición de efecto Hall 3D
En comparación con otras tecnologías de detección de posición, la detección de posición por efecto Hall es posiblemente la opción más adoptada en aplicaciones de automatización industrial. Los sensores de posición de efecto Hall-lineal 3D monitorean los ejes del motor, y los parámetros del sensor impactan directamente el control, el ancho de banda y la latencia del sistema. Para evitar comprometer el rendimiento del sistema mediante-compensaciones entre el rendimiento de los datos y el error de medición, los sensores 3D Hall integran ADC. Estos utilizan cadenas de señales de precisión para lograr mediciones de campo magnético de alta-precisión y baja-derivación, seguidas de una compensación de deriva del nivel del sistema-utilizando datos del sensor de temperatura en-el chip.
La capacidad de los sensores de posición de efecto Hall-3D para adaptarse a cualquier combinación de ejes magnéticos y temperaturas es una característica muy valorada en las aplicaciones industriales actuales. Mantener un rendimiento de detección excelente en rangos de detección de campos magnéticos más amplios y rangos de temperatura ambiente más amplios permite que estos sensores sobresalgan en entornos industriales complejos. Los ejemplos incluyen los sensores configurables de la serie HAL 39xy de arquitectura flexible de TDK, la serie TMAG5170 configurable SPI-de TI de sensores de efecto Hall 3D lineales- de alta-precisión. Estos sensores ofrecen flexibilidad para el diseño magnético y mecánico en aplicaciones de control de movimiento a través de rangos de sensibilidad magnética seleccionables y opciones de compensación de temperatura. Ahora se ha eliminado la idea errónea anterior sobre la inflexibilidad de la colocación de los imanes cuando se utilizan sensores de efecto Hall-.
En cuanto a los dos dispositivos mencionados anteriormente, los sensores de la serie HAL 39xy de TDK cuentan con un potente DSP y un microprocesador integrado, mientras que la serie TMAG5170 de TI incorpora un motor de cálculo de ángulo en el chip, eliminando la necesidad de procesamiento fuera del chip. Las configuraciones flexibles del frontal-del sensor Hall también facilitan una variedad más amplia de aplicaciones. En aplicaciones de control de movimiento, el avance de estos sensores de posición de efecto Hall-3D ahora abre numerosas posibilidades para los sistemas de automatización.
Detección de posición por efecto de magnetorresistencia anisotrópica (AMR) en aplicaciones de control de movimiento
El efecto de magnetorresistencia anisotrópica implica la dispersión anisotrópica de orbitales s-y orbitales d-dentro de los materiales. Los sensores AMR exhiben una relación de magnetorresistencia (ΔR/Rmin) de alrededor del 3%. La detección AMR encuentra amplias aplicaciones en el control de movimiento, particularmente en sistemas de control de movimiento de grado automotriz-. Los principales fabricantes están desarrollando soluciones de detección magnética basadas en AMR-, ya que los sensores AMR desempeñan un papel cada vez más crítico en el control de movimiento de grado automotriz-.
A diferencia de la medición de desplazamiento lineal de los sensores Hall mencionada anteriormente, los sensores AMR generalmente ofrecen una mayor precisión. También reducen la ondulación del par. La alta precisión es una métrica clave para los sensores magnéticos. Tecnológicamente, los sensores AMR suelen presentar un consumo de energía muy bajo, tiempos de respuesta rápidos de alrededor de 10 ns y una variación de temperatura cercana a los 3000 PPM/K. La precisión específica varía según el proceso y la configuración del fabricante.
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 >alcance de 500 toneladas; El último sensor AMR del fabricante nacional Duowei ha logrado una precisión absoluta de 0,1 grados.
Cuando un sensor AMR funciona en condiciones de saturación, su señal de salida no se ve afectada por las variaciones en la intensidad absoluta del campo magnético, lo que demuestra robustez en entornos de alto-campo magnético-y proporciona un amplio margen para todo el sistema.
Además, para los sensores AMR y otras tecnologías de detección magnética, otra consideración es hasta qué punto el dispositivo se ve afectado por la degradación de los parámetros y su sensibilidad al envejecimiento del imán. Esta cuestión también depende de la estrategia de cada fabricante. El enfoque de NXP implica integrar el puente del sensor de resistencia magnética del sensor AMR, el circuito integrado de señal -mixta (IC) y los condensadores necesarios en un solo paquete. Ambos canales integrados funcionan de forma completamente independiente, un diseño totalmente aislado que prácticamente no se ve afectado por la degradación de los parámetros. Cada fabricante emplea enfoques distintos, todos esforzándose por minimizar el impacto de la degradación de los parámetros.
Resumen
Para aplicaciones de control de movimiento en sistemas de automatización, la detección magnética también abarca tecnologías GMR y TMR. Desde un punto de vista técnico, ofrecen mayor precisión que AMR, aunque presentan mayores desafíos técnicos y son dominados por menos fabricantes. Encuentran un uso más amplio en aplicaciones automotrices.
Para aplicaciones de control de movimiento, lograr un rendimiento de control superior requiere una detección de posición precisa. Dentro de su rango de medición, la detección AMR ofrece una sensibilidad y un tiempo de respuesta excepcionales, lo que permite una medición de posición altamente precisa. Los sensores de efecto Hall- lineales 3D de precisión también se mantienen firmes y logran mediciones rápidas, precisas y confiables sin comprometer el rendimiento ni aumentar el consumo de energía ni el costo.