Application des encodeurs magnétiques et des capteurs de position magnétiques en robotique et automatisation

Encodeur magnétique avec une immunité exceptionnelle aux champs parasites

Le Triaxis® MLX90382, lancé par Melexis, est une puce compacte de codeur magnétique absolu offrant des performances exceptionnelles. Il présente une remarquable résistance aux interférences de champs parasites, permettant une détection précise sur axe et hors axe tout en facilitant l'intégration avec les moteurs miniatures. Ce codeur offre une résolution allant jusqu'à 14 bits, fournissant des informations de position angulaire absolue avec un mode de sortie différentielle. Il prend en charge des vitesses allant jusqu'à 200k e-RPM, intègre des unités de traitement de signal sur puce pour une réponse sans latence et utilise la technologie Triaxis® Hall, garantissant une flexibilité pour le montage dans des applications concrètes.   Le MLX90382 est un capteur de position magnétique monolithique entièrement fonctionnel, intégrant une interface magnétique avancée Triaxis® Hall, un convertisseur analogique-numérique haute performance et des unités matérielles de traitement numérique spécialement conçues pour le traitement et le conditionnement de signaux haute vitesse, ainsi que plusieurs types différents de pilotes de sortie.   Le MLX90382 démontre une remarquable immunité à 360° contre les champs magnétiques parasites (jusqu'à 4 kA/m) et détecte avec précision les trois composants de la densité de flux magnétique (Bx, By et Bz) appliqués à la puce, tout en étant extrêmement sensible aux champs magnétiques différentiels le long de l'axe z. Grâce à la programmation, les utilisateurs peuvent sélectionner de manière flexible n'importe quel axe pour déterminer l'angle. Ce design, combiné à une disposition magnétique ingénieuse, permet au MLX90382 de calculer avec précision les positions absolues et incrémentales de tout aimant rotatif.   Le MLX90382 propose cinq modes de sortie polyvalents, y compris les interfaces ABI à connexion unique et différentielle conformes aux normes industrielles pour la sortie angulaire incrémentale, ainsi que les émulations de signal UVW à connexion unique et différentielle conçues pour les moteurs BLDC, ainsi que les interfaces PWM et configurables SPI et SSI, répondant aux exigences en matière de sécurité fonctionnelle. De plus, le protocole SPI inclut une lecture synchronisée multi-esclave, améliorant davantage la flexibilité et l'efficacité du système.   Le MLX90382 répond efficacement aux défis d'assemblage courants dans les applications complexes de motorisation, en offrant une flexibilité de montage sur axe et hors axe, et en apportant une plus grande commodité aux utilisateurs. Cette fonctionnalité permet à la puce de prendre en charge les applications avec arbres creux, permettant aux faisceaux de câbles ou à d'autres composants de traverser l'arbre sans interférer avec le retour d'information du codeur, réduisant ainsi la complexité du design et favorisant l'innovation technologique.   Le MLX90382 prend en charge une large plage de fonctionnement, fonctionnant à des températures allant de -40°C à 150°C, et est compatible avec les applications en 5V et 3,3V. Il dispose de caractéristiques de transfert linéaire programmables, permettant jusqu'à 16 points programmables, et respecte les normes de sécurité intégrité SIL-2. Il est logé dans un boîtier QFN-24 de 4 x 4 mm² compatible RoHS à mode unique. Les deux variantes sont certifiées AEC-Q100 (Grade 0), garantissant la fiabilité du produit.   Avec sa haute résolution de 14 bits, son mode de sortie différentielle et sa large plage de vitesse allant jusqu'à 200k e-RPM, le MLX90382 est un choix idéal pour les solutions d'automatisation industrielle, de robotique et de transport électrique. Il est particulièrement adapté aux applications telles que les articulations robotiques, les moteurs de machines à tisser, les moteurs de véhicules électriques et l'automatisation industrielle. Pour accélérer le développement, Melexis propose également une carte d'évaluation (EVB90382) et un kit de développement complet (DVK90382).   La carte d'évaluation MLX90382, EVB90382, offre un moyen simple de connecter le capteur magnétique Triaxis® MLX90382 à un microcontrôleur ou à un dispositif de mesure. Elle permet la programmation préalable du circuit intégré MLX90382 pour une connexion et une évaluation faciles, aidant à réduire le temps de développement. L'EVB90382 inclut un circuit intégré MLX90382 monté au centre d'un PCB de 36 mm x 48 mm. La carte dispose de broches usinées pour une connexion rapide à l'interface IC du MLX90382 et inclut les composants passifs nécessaires permettant une interface via des signaux de sortie analogiques.

Capteurs de position magnétique pour détecter la position, l'angle ou le mouvement d'un objet

Les capteurs de position magnétiques permettent une détection sans contact, mesurant les variations des champs magnétiques sans contact physique, ce qui réduit l'usure et les besoins de maintenance.   Ces capteurs offrent des mesures de haute précision de la position angulaire, du déplacement linéaire ou de la vitesse de rotation, répondant aux exigences de contrôle précis dans les systèmes de robotique et d'automatisation. Ils présentent également une forte résistance aux interférences et ne sont pas affectés par des facteurs environnementaux tels que la poussière, l'humidité et l'huile, les rendant parfaitement adaptés à une utilisation dans des environnements difficiles. De plus, ils sont généralement compacts et économes en énergie, ce qui les rend idéaux pour une intégration dans des dispositifs à espace réduit.   Les avantages des capteurs de position magnétiques incluent la durabilité, des performances stables et une adaptabilité à divers environnements, ce qui en fait des composants indispensables dans les systèmes robotiques et d'automatisation pour le contrôle du mouvement, le positionnement et la détection de sécurité.

Capteur de position magnétique avec conception innovante de l'aimant et capacité de détection supérieure

L’avantage principal du MLX90384 réside dans son design magnétique innovant et sa capacité de détection supérieure. Contrairement aux puces de capteurs magnétiques multipolaires traditionnelles, le MLX90384 élimine l’exigence stricte de correspondance précise entre la taille des pôles magnétiques et la puce de capteur. Cette caractéristique permet l’utilisation d’aimants plus grands et plus puissants, générant ainsi des signaux de sortie plus forts et supportant un plus grand écart d’air opérationnel. En conséquence, la même puce de capteur peut s’adapter de manière flexible à des aimants de différentes tailles.   Le MLX90384 intègre deux puces de capteurs de position, chacune disposant d’un front-end magnétique Hall Triaxis®, d’un convertisseur analogique-numérique, de matériel dédié au conditionnement rapide du signal et d’une interface SPI rapide de 10MHz. Les deux circuits intégrés sont conçus pour détecter de manière sensible deux composantes de densité de flux magnétique : une parallèle au plan de la puce et l’autre perpendiculaire à celui-ci.   La puce de codeur angulaire Hall 18 bits Arcminaxis™ MLX90384 combine une détection multi-axes et la technologie vernier, en utilisant un aimant de type vernier avec deux pistes (paires de pôles huit et sept). La puce de capteur MLX90384 mesure les composantes magnétiques axiales et tangentielles de ces deux pistes, puis transmet ces informations à un microcontrôleur. Le microcontrôleur traite les données reçues pour calculer avec précision la position angulaire, la vitesse et les informations de tours comptés. De plus, elle prend en charge les packages logiciels précompilés pour la calibration et le fonctionnement système sur des microcontrôleurs (MCU), offrant un design de référence complet pour construire des solutions de codeurs.   Le capteur MLX90384 dispose d’un design magnétique avec un grand écart (nominal 1,5mm), ainsi qu’une tolérance de placement d’aimant de ±0,5mm, réduisant la complexité et la charge de travail lors de l’assemblage des articulations robotiques. Il fonctionne à une tension d’alimentation de 3,3V, est emballé dans un format TSSOP-16, est conforme aux normes RoHS et opère dans une plage de température de -20°C à 85°C. Le capteur MLX90384 sert de capteur de position rotatif absolu, de codeur haute précision, et de codeur pour articulations robotiques, applicable dans les véhicules électriques, moteurs industriels et autres domaines.   Le kit d’évaluation MLX90384 (EVK90384) est spécialement conçu pour simplifier l’exploration de la technologie Arcminaxis. Entièrement aligné avec le design de référence du MLX90384, ce kit assure un démarrage rapide du projet, permet une mise en œuvre précise du design de référence et offre un processus pratique de connexion et de calibration, réduisant considérablement les cycles de développement. Melexis fournit un ensemble d’évaluation complet pour rationaliser l’évaluation de la technologie Arcminaxis. Le kit inclut un démonstrateur de table totalement fonctionnel, qui dispose d’un contrôleur maître SPI pour une connectivité USB-PC fluide et une interface graphique utilisateur (GUI) intuitive pour la calibration et l’exploitation du démonstrateur MLX90384. Le démonstrateur de table est doté d’une structure détaillée, intégrant un ensemble d’anneaux magnétiques, un porte-aimant, un module capteur, un élément de base, un contrôleur maître SPI et des câbles spécialisés pour connecter le module capteur au contrôleur maître SPI, garantissant un processus d’évaluation efficace et pratique.

Conclusion

Les encodeurs magnétiques et les capteurs de position magnétiques, en tant que technologies clés, propulsent les domaines de la robotique et de l'automatisation vers une précision de contrôle et une efficacité accrues. Ces capteurs fournissent non seulement des retours précis sur la position et la vitesse, mais répondent également aux exigences modernes de l'industrie en matière de réactivité et de fiabilité élevées. Alors que l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique continuent d'être intégrés, les scénarios d'application de ces capteurs s'étendront encore davantage, profitant à des domaines tels que la fabrication intelligente, la robotique médicale et les systèmes autonomes. Les encodeurs magnétiques et les capteurs de position magnétiques de Melexis offrent des avantages technologiques exceptionnels, permettant des avancées globales en matière d'intelligence et d'automatisation, créant ainsi une plus grande valeur pour l'industrie.