TI présente le TMAG5170 : capteur Hall 3D haute précision pour contrôle temps réel dans l'automatisation d'usine

Texas Instruments a annoncé le lancement du TMAG5170, le premier membre d'une nouvelle famille de capteurs de position Hall 3D conçus pour le contrôle temps réel dans l'automatisation d'usine et les systèmes d'entraînement moteur.

Le TMAG5170 offre des diagnostics intégrés et des fonctionnalités avancées qui améliorent la flexibilité de conception, améliorent la sécurité du système et réduisent la consommation d'énergie.

Les capteurs à effet Hall, comme tous les transducteurs magnétiques, impliquent un compromis entre une précision ultra-élevée et un débit élevé. Un capteur véritablement stable maintient sa performance à travers les variations de température, conditions ambiantes et champs magnétiques externes, pourtant atteindre à la fois une précision extrême et des taux de données rapides est un défi.

TI affirme que le TMAG5170 comble ce fossé, offrant à la fois haute précision et débit plus élevé. « Le débit accru se traduit par une consommation d'énergie plus faible quand la vitesse maximale n'est pas requise », dit Steven Loveless, responsable marketing et applications pour les produits de détection de position chez TI.

Robots d'entrepôt automatisés. (Source : TI)

Capteurs de position

La détection de position est intégrale aux systèmes automatisés haute performance qui régulent le mouvement. Le choix du capteur influence directement le coût, la performance et la fiabilité. Les mesures de position absolue utilisant des capteurs Hall linéaires multi-axes doivent être exactes, rapides et fiables — assurant un contrôle temps réel précis.

Une considération de conception critique pour les capteurs Hall 3D est la capacité de détecter un aimant en mouvement libre et de suivre sa position de manière fiable. Parce que le champ magnétique autour du pôle d'un aimant est généralement symétrique, la même entrée peut provenir de plusieurs emplacements. Une localisation absolue précise nécessite donc une conception soignée qui exploite des changements subtils dans la densité de flux magnétique pour différencier le mouvement de l'aimant.

Contrôle temps réel

Dans les usines intelligentes, les systèmes hautement automatisés doivent fonctionner sans heurts au sein d'un flux de fabrication intégré tout en collectant continuellement des données pour optimiser les opérations. La détection de position 3D temps réel est essentielle pour l'automatisation à haute efficacité et faible temps d'arrêt.

« Les systèmes qui reposent sur la rétroaction de position ou de mouvement sont hautement dynamiques et doivent répondre rapidement aux variations de charge, vitesse et autres paramètres », dit Loveless. Le nouveau capteur TI est conçu pour capturer ces conditions dynamiques avec plus de précision, permettant des réponses système plus rapides.

TI rapporte que le TMAG5170 atteint une erreur totale de 2,6 % à pleine échelle à température ambiante, avec une dérive d'erreur totale de seulement 3 %. Cela élimine le besoin d'étalonnage de fin de ligne et de compensation d'erreur hors puce, simplifiant la conception et la fabrication. Le capteur supporte des taux d'échantillonnage jusqu'à 20 kSPS, fournissant un débit à faible latence pour le mouvement mécanique haute vitesse.

Il élimine aussi le besoin de calcul hors puce et permet des orientations variables capteur-aimant grâce à des fonctionnalités telles qu'un moteur de calcul d'angle, moyennage de mesure et correction gain/décalage. Quel que soit le placement, ces caractéristiques simplifient la conception, améliorent l'adaptabilité du système, réduisent la latence de la boucle de contrôle et facilitent le développement logiciel. Le moteur de calcul intégré peut réduire la charge de traitement d'un système jusqu'à 25 %, permettant aux ingénieurs d'utiliser des microcontrôleurs à usage général — comme les MCU MSP430TM basse consommation de TI — tout en gardant les coûts bas.

Le diagramme ci-dessous montre le TMAG5170 surveillant la position angulaire exacte d'un arbre de moteur. Un capteur capable de lectures à large bande passante améliore la vitesse de la boucle de rétroaction, boostant la performance globale du système.

Exemple d'application TMAG5170. (Source : TI)

La consommation d'énergie est un facteur clé lors de la sélection d'un capteur de position, surtout pour les plateformes à batterie ou basse consommation. Les capteurs avec modes de fonctionnement basse consommation — comme réveil, sommeil et sommeil profond — sont courants dans les systèmes à énergie contrainte. TI affirme que les modes de fonctionnement multiples et taux d'échantillonnage du TMAG5170 peuvent booster l'efficacité énergétique jusqu'à 70 %, délivrant une utilisation optimale de l'énergie sur une plage d'échantillonnage de 1 à 20 kHz pour les appareils à batterie ou modes de faible utilisation quand l'efficacité est primordiale.

La flexibilité de conception magnétique et mécanique bénéficie aussi des capteurs Hall linéaires 3D qui supportent des niveaux de sensibilité magnétique variables et des options de correction de température. La sécurité et les diagnostics sont de plus en plus vitaux pour prévenir les temps d'arrêt d'équipement et assurer une qualité de fabrication élevée alors que les systèmes automatisés opèrent aux côtés des humains. Par conséquent, précision, vitesse, puissance et adaptabilité sont des considérations de conception primordiales.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site sœur, EE Times.

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