전력 소모는 70% 더 적으면서 최대 20kSPS의 빠른 속도와 고정밀 성능 갖춰  

 
2021년10월13일

텍사스 인스트루먼트(TI)는 업계에서 정확도가 가장 우수한 3D 홀 효과 [1]위치 센서인 TMAG5170을 출시한다고 밝혔다. TMAG5170은 엔지니어가 캘리브레이션[2]을 하지 않고도 최대 20kSPS[3]의 속도로 초고정밀도를 달성하여 공장 자동화 및 모터 드라이브 응용 분야에서 더 빠르면서 정확한 실시간 제어가 가능하도록 지원한다. 또한, 이 센서는 통합 기능과 진단 기능을 제공하여 설계 유연성과 시스템 안전성을 극대화하면서도 경쟁 디바이스 대비 최소 70% 더 적은 전력을 소모한다. TMAG5170은 새로운 3D 홀 효과 위치 센서[4] 제품군으로는 첫 출시된 제품으로, 초고성능에서부터 범용에 이르기까지 업계의 다양한 요구사항을 폭넓게 충족시킨다. 이 제품에 관한 추가 정보는 http://www.ti.com/tmag5170-pr에서 확인할 수 있다.

시장분석기관인 옴디아(Omdia)의 노만 아크타르(Noman Akhtar) 선임 애널리스트는 “스마트 공장에서는 프로세스를 제어하기 위해 데이터를 동시에 수집하면서 제조 과정에서 보다 통합적으로 작동하는 고도로 자동화된 시스템이 점차 증가하고 있다. 따라서, 보다 높은 정확도, 속도 및 전력 효율을 제공하는 3D 위치 센싱 기술은 시스템 효율과 성능을 향상시키는 동시에 다운타임[5]을 줄이면서 자동화된 장비로 정밀한 실시간 제어를 달성하는 데 필수적이다.” 라고 말했다.

빠르고 정밀한 실시간 제어 달성

TMAG5170은 실온에서 2.6%의 낮은 풀스케일 오차를 제공하는 업계 최초의 3D 홀 효과 위치 센서이다. 뿐만 아니라, 총 오차는 동급 최고 드리프트인 3%로 가장 근접한 경쟁 디바이스보다 30% 더 낮으며, 교차축 자계가 존재하는 가운데서 경쟁 디바이스와 비교해서 오차가 최소한 35% 더 낮다. TMAG5170은 어떤 다른 3D 홀 효과 위치 센서보다 더 높은 정확도를 제공하며, 라인 종단 부호(end-of-line) [6] 캘리브레이션이나 오프칩[7] 오차 보정을 필요로 하지 않게 하고, 시스템 설계와 제조를 간소화한다. 뿐만 아니라, 이 제품은 더 빠르고 정확한 실시간 제어를 위해서 20kSPS에 이르는 빠른 속도로 측정이 가능해 고속의 기계 작동에서도 지연시간을 낮춘다.

기술기고문 “자동화 산업용 시스템에 고정밀 센서를 사용하여 실시간 제어 달성”에서는 TMAG5170이 어떻게 더 빠르고 정확한 실시간 제어를 달성하도록 하는지에 관하여 설명한다.

통합 기능과 진단 기능을 통해 설계 유연성과 시스템 안전성 극대화

TMAG5170은 오프 칩 연산의 필요성을 없애고 각도 계산 엔진, 측정 애버리징, 게인과 오프셋 [8]보상 같은 기능들을 통합함으로써 센서와 마그넷 방향을 자유롭게 선택할 수 있도록 한다. 센서의 배치에 관계없이 설계를 간소화하고 시스템 유연성을 극대화하여 제어 루프 [9]속도를 높이고, 시스템 지연시간을 낮추고, 소프트웨어 개발을 간소화한다. 또한 센서의 기능을 통합함으로써 시스템 프로세서의 부담을 25%까지 줄일 수 있다. 따라서, 엔지니어는 TI의 저전력 MSP430™ MCU 같은 범용 마이크로컨트롤러(MCU)를 사용해 전반적인 시스템 비용을 최소화할 수 있다.

뿐만 아니라, TMAG5170은 통신, 연속성, 내부 신호 경로 점검과 같은 고유한 스마트 진단 기능과 외부 전원 공급 장치, 자계, 시스템 온도 등에 대한 구성 가능한 진단 기능을 통해 안전성을 높인다. 이를 통해, 엔지니어는 칩과 시스템 차원에서 장기적으로 신뢰성이 높고 설계 비용을 낮출 수 있는 안전 체계를 구성할 수 있다.

전력 효율 최소 70% 향상

TMAG5170은 다중 작동 모드를 통해 시스템 성능은 그대로 유지하면서 다른 선형 3D 홀 효과 위치 센서에 비해서 전력 소모를 70%까지 줄일 수 있다. 이러한 구성 가능한 작동 모드를 통해 엔지니어는 1SPS부터 20kSPS까지 이르는 샘플링 범위로 전력을 최적화할 수 있다. 따라서 배터리로 구동되는 디바이스나 시스템 효율을 중요하게 요구하는 디바이스에 사용하기에 적합하다.

패키지, 공급, 가격

TMAG5170은 8핀 4.9mm x 3mm VSSOP(very thin shrink small-outline package)로 제공되며, 현재 TI.com에서 공급을 시작했다. 가격은 1천 개 수량 당 1.139달러부터 시작된다. TI.com은 다양한 결제 옵션 및 출하 옵션을 제공한다.

 

[1] 홀 효과: 도체가 자기장 속에 놓여 있을 때 그 자기장에 직각방향으로 전류를 흘려주면 자기장과 전류 모두에 수직인 방향으로 전위차가 발생하는 현상

[2] 캘리브레이션: 표준기와 비교하여 기기의 표시나 눈금을 수정하는 것

[3] kSPS: Kilo Symbols Per Second

[4] 위치 센서: 길이의 차원을 가진 양을 측정하는 것으로서, 어떤 일정위치에 있어서 온-오프를 하는 위치센서의 일종

[5] 다운타임: 시스템, 기계, 장치 등이 고장이 발생했기 때문에 휴지(休止)를 계속하고 있는 시간

[6] 라인 종단 부호(end-of-line): ITU-T 권고 T.4에 규정된 부호. 그룹 3 팩스 장치(G3)에서 하나의 주사선의 종료를 나타내며, ‘000000000001’의 형식

[7] 오프칩(off-chip): CPU와 주기억장치, I/O Port가 외부에 존재하는 것

[8] 오프셋(잔류편차): 비례 동작에 의한 제어에서 급격한 목표값의 변화가 있는 경우 제어계가 정상 상태로 된 다음에도 제어량이 목표값과 벗어난 채로 남는 편차

[9] 제어 루프: 폐쇄 시스템(closed system)의 주류를 이루는 것으로, 자동 제어 방식이라고도 함. 입력된 정보를 처리하고 그 결과를 출력할 뿐만 아니라 최종 조건이 충족될 때까지 반드시 그 출력의 일부를 어떤 방법으로든 재차 입력측에 되돌려 같은 처리를 하는 제어 방식