这个新的电感位置传感器,在改进工业电机控制方面有很大突破。

传感工坊 20231013

  • 工业电机控制
  • 电感位置传感器

随着制造业和运输娱乐业的不断发展,机器的性能也不断提升。为了更好地控制机器,我们需要提高机器的精度。现代化机器通常配备核心电机,提高电机控制精度可以改进机器人、电梯、汽车、电动工具等设备的性能。


电机的性能取决于精密的控制,而精密的电机控制则取决于对电机位置的精密检测。要实现精密的检测,我们需要精确的传感器技术。现在,设计人员可以利用更高定位精度的电感位置传感器来提高电机的精度控制和性能。


磁性编码器有多种类型,但它们的原理都基于同一现象的不同变化形式。电机上配备一个或多个以不同方式安装的磁铁,当这些磁铁相对于磁性检测器移动时,磁场会随着它们的相对移动而成比例地变化。


不同类型的磁性编码器具有不同的分辨率,有时可能非常低,测量分辨率仅为每转数百个脉冲 (PPR)。要提高精度,就需要精密的制造工艺。不同类型的编码器也有不同的尺寸和重量。而且,在极端温度下,编码器的性能可能受到不利影响。此外,磁性传感器在受到电磁干扰 (EMI) 影响的应用中可能不可靠甚至不可用。


光学编码器可以检测光脉冲。一种常见的实现方法是为电机配备一个圆盘状的格栅。当格栅旋转时,光电二极管可以检测到光脉冲,这些光脉冲的序列构成了“编码”,所以这种传感器被称为光学编码器。通过这种技术,可以确定旋转的速度和电机的位置。


光学编码器不受磁场的影响。它们可能具有很高的分辨率,并提供出色的精度,但是它们的性能要求安装非常仔细。灰尘、烟尘甚至湿气等环境污染物很容易损坏光学编码器。同样地,极端温度也可能对它们产生不利影响。不管是哪种传感器,实现高速往往以牺牲精度为代价,而精度的提高则往往需要更高的成本。


第三种可以与电机结合使用的传感器是电感传感器。虽然电感传感器实际上也是基于磁铁的原理,但它们测量的不是磁场的变化,而是感应电流的变化。


电感传感器可以用于检测齿轮的旋转。当齿轮的齿通过传感器时,会引起磁通量的变化,从而在传感器中产生与旋转速度和旋转方向相关的电压。


电感传感器已经有近百年的历史了。电感位置传感器的解决方案通常对振动、温度变化和环境污染物的影响不敏感。它们的机械结构也相对简单,因此更可靠。


在过去的20年里,电感传感器在汽车市场上越来越受欢迎。汽车使用的电感传感器具有低成本和高可靠性的特点,但速度和精度相对较低。然而,电感传感器仍有潜力实现更好的性能。双电感旋转传感器是一种新型电感传感器,具有速度快和精度高的特点。它由两个印刷电路板组成,一个是带有两个印刷电感的转子,另一个是带有印刷电感和一个编码器IC的定子。这是一款绝对编码器,即使转子不移动也能提供位置数据。


这款传感器配备了一个带有固件的嵌入式微控制器,采用可编程的M0 ARM MCU,输出位置和速度而不是原始模拟信号。它还具有灵活的配置功能,可以连接到不同的电感传感器模式,并提供各种电子输出格式。


该传感器的机械结构简单,组件数量较少,减少了外部组件的需求,例如旁路电容和调谐电容。它是即插即用的,易于校准,并具有纠错/诊断功能,因此安装和操作都很容易。与其他电感传感器一样,它安全可靠。标准模块已经提供,但也可以根据需要进行其他配置。


这种集成解决方案专为满足工业应用的需求而设计,适用范围包括目前使用的光学编码器的领域,以及机器人、工业驱动器、工厂自动化系统和各种工业机械等应用。


在评估传感器选项时,设计人员不仅要考虑应用的运行要求,还要考虑应用的长期使用寿命,这一点非常重要。安森美的双电感旋转位置传感器可以减少元器件数量,延长运行寿命和简化校准操作,从而降低总体拥有成本。

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