電子發(fā)燒友網報道（文/李寧遠）不斷采集流程控制數據的高度自動化系統在現如今的制造業(yè)、工廠越來越常見，這些自主系統通過傳感器收集的準確信息提供精準的實時位置控制。磁性編碼器、接近傳感器、壓力變送器、電機等等這些在自動化工廠里隨處可見的設備都需要先進的位置傳感來收集工廠級數據進而提升性能。
且不用說在機器人系統里，在任何對運動控制有高性能要求的系統里，這種對位置傳感的要求幾乎都是無處不在的，位置傳感技術很大程度上決定了系統的性能上限。準確、快速和可靠的位置測量是實現實時精準控制的前提。
3D霍爾效應位置傳感的運控應用
相比于其他位置傳感，霍爾效應位置傳感在工業(yè)自動化應用里應該是最多的那一類選擇。線性3D霍爾效應位置傳感器監(jiān)控電機軸，傳感器的相關參數對系統的控制、帶寬和延遲有很直接的影響。為了避免傳感器在數據吞吐量和誤差上做權衡進而影響系統性能，3D霍爾傳感器內會集成ADC通過精密的信號鏈來實現高精度和低漂移磁場測量，然后再通過片上溫度傳感器數據進行系統級漂移補償。
（線性3D霍爾效應位置傳感器，TI）
3D霍爾效應位置傳感器能否實現磁軸和溫度的任意組合是現在工業(yè)場景比較看重的一項功能。在更寬的磁場檢測范圍、更寬的環(huán)境溫度范圍中保持優(yōu)異的傳感才能在復雜的工業(yè)場景中發(fā)揮用武之地，比如TDK靈活架構的可配置HAL 39xy系列傳感器，TI通過SPI靈活配置的TMAG5170 系列高精度線性3D霍爾效應傳感器，這些傳感器在運控應用上通過可選磁性靈敏度范圍以及溫度補償選項為磁性和機械設計提供靈活性。此前有關使用霍爾效應傳感器時磁鐵放置不靈活的這種認知誤區(qū)現在也不復存在了。
從上面提到的兩個器件來看，TDK的HAL 39xy系列傳感器配置了強大的DSP和一個嵌入式微處理器，TI的TMAG5170 系列也具有片上角度計算引擎，無需片外處理。靈活的霍爾傳感器前端配置也有助于實現更多種類的應用。在運控應用上，現在這些3D霍爾效應位置傳感器的發(fā)展給予了自動化系統很多可能性。
各向異性磁阻效應位置傳感AMR運控應用
各向異性磁阻效應涉及材料中的S軌道與d軌道電子散射各向異性。AMR傳感磁電阻比（ΔR/Rmin）在3%左右，AMR傳感在運控應用，尤其是車規(guī)級運控應用上有很多應用?；贏MR的磁傳感很多大廠都有在做，畢竟現在在車規(guī)級運控上AMR傳感有著不可忽視的重要作用。
不同于上面霍爾傳感的線性位移測量，AMR傳感器一般來說具有更高的精密性。而且它還能降低扭矩紋波。磁傳感器大家都關注高精度這個指標。從技術角度來說，AMR傳感的功耗普遍做得很低，響應時間大多也很快在10ns左右，溫漂在3000 PPM/K附近，具體的精度視不同廠商的工藝與配置有所不同。
像ADI集成信號調理放大器和ADC驅動器的雙通道AMR傳感ADA457X系列的典型角度誤差僅僅只有±0.1°，輸出噪聲也低到850μV rms；英飛凌的單AMR技術傳感TLE5109A16系列從10mT 到>500mT的范圍內典型誤差也僅為±0.1°；國內廠商多維的最新AMR傳感絕對精度做到了0.1°。
（圖源：多維科技）
當AMR傳感器在飽和情況下工作，絕對磁場強度與存在的磁場強度是沒有關系的，其輸出信號將不隨磁場強度的變化而變化，由此也能看到AMR傳感展現出的在強磁條件下工作時魯棒性，能給整個系統充足的裕量。
另外對AMR傳感還有其他磁傳感來說，還要考慮的一點是器件受到參數降級的影響有多大，對磁鐵老化敏不敏感。這個問題也得視各個廠商的策略而定，NXP的做法是把AMR傳感在單一封裝內集成磁阻傳感器電橋、混合信號集成電路IC和所需的電容，其中集成的兩路通道均以完全獨立的方式工作，這種完全獨立的方式幾乎不受參數降級的影響。每個廠商的應對方法不盡相同，都盡可能規(guī)避了參數降級的影響。
小結
在自動化系統的運控應用上，磁傳感還有GMR和TMR兩條技術路線，從技術原理上說這兩個技術有比AMR更高的精準度，當然技術難度也會更高，掌握該技術廠商更少。在汽車應用上用得更多。
對于運控應用來說，要實現更好的控制效果，位置控制是避不開的一環(huán)。在AMR傳感的測量范圍內，它有著優(yōu)秀的靈敏度和響應時間，能提供這種精準的位置測量。而精密線性3D霍爾效應傳感器也沒有落入下風，在不犧牲性能或增加功耗和成本的前提下，實現了快速、準確和可靠的測量。
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