半导体

新一代磁性位置传感器助力无人机、轻工业、医疗以及太空机器人应用

作者:艾迈斯半导体Mark J. Donovan来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2018-10-26 14:42我要评论

在过去几年里,一系列新的终端市场和应用开始涌现,推动了对更高性能传感器的需求。在磁性传感器IC领域尤为明显,此类传感器的供应商已经响应市场的急切呼唤,开始推出新产品,专为快速发展的机器人和无人机市场量身定制。新型磁性传感器更加智能,可提供更高分辨率和精度,更小更轻,而且功耗远远低于前代产品。本文将简述磁性传感器历史,以及它们以往所服务的终端市场和服务方式,然后深入探讨当今新一代器件中引入的特殊的新功能和性能。最后,聚焦机器人和无人机领域,分享这些新式的创新型磁性位置传感器的几个用例。

霍尔磁性传感器已经问世很长一段时间了,但随着汽车、消费和工业应用终端市场的不断电气化,它们如今在这些应用中的使用仍然在增加。例如,在汽车领域,磁性传感器目前用于诸如转向、制动、变速器、换档器、底盘高度、踏板、油量感测等车辆子系统。而自动驾驶车辆的激增只会促进其用量需求。在消费领域,它们广泛用于白色家电的门位置检测。在工业市场领域,它们用于为控制系统和工业机器人提供执行器、杠杆和操纵杆位置反馈。此外,在所有市场中,它们都大量用于辅助电机控制。

磁性传感器得到如此广泛的使用的主要原因是它们可以由低成本的CMOS 半导体技术实现,并且可以在最恶劣的环境中提供准确、可重复、可靠的位置测量。磁性位置传感器不受灰尘、泥土、污垢和液体的影响,并且可以在高温、高湿的环境下工作。一些供应商,例如艾迈斯半导体,甚至提供免受杂散场影响的磁性传感器。

CMOS磁性传感器已经整合进各种常见的表面贴装和单列直插通孔式IC 封装中,对于上述提到的大多数应用而言,此类封装已经足够小了。同样,CMOS 磁性位置传感器的典型功耗为几十毫安。这仍然是传统汽车、工业和消费类市场可承受的功耗水平。

然而,随着汽车的快速电气化,连接到物联网的新型消费产品层出不穷,工业设备和工厂通过使用机器人和人工智能变得越来越高效和智能化,过去的磁性传感器不再适合。现在的设计人员普遍认为,它们的物理尺寸和功耗都过大,而且精度不足以满足系统的性能目标。

当前正致力于为轻工业、医疗和太空探索等终端市场研制新型机器人的设计工程师,对传统的磁性传感器也持相同的看法。在这三个终端市场中,机器人设计师都需要超小型且超低功耗的磁性传感器,以生产非常小巧的高精度机器人手臂。机器人手臂将用来完成复杂精细的任务,例如组装电子元器件、执行各种腹腔镜手术以及在遥远的行星上拾取小矿石和沉积物样品等。

迅速发展的无人机市场也是如此,尺寸、重量和低功耗是实现更长时间飞行任务的关键需求,在无人机的摄像头云台领域,超小型和超低功耗的磁性位置传感器尤其必不可少。磁性位置传感器用于无人机的摄像头云台,为云台的无刷直流电机提供换向反馈,并提供三维的齿轮角度位置反馈。如果没有这些磁性传感器,摄像头的稳定性不足以提供令人惊叹的摄影效果。



责任编辑:顾鸿儒

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