Le 1er juillet, l'entreprise chinoise de capteurs magnétiques TMR Multidimension Technology a lancé le circuit intégré de codeur rotatif magnétique TMR3111D. Ce produit est destiné à la détection de position rotative à haute vitesse et haute précision dans les robots, les servomoteurs et le contrôle de mouvement industriel, et sera présenté au salon electronica China 2026 à Munich.

Le point fort technique du TMR3111D réside dans l'intégration de la détection magnétorésistive TMR, du calcul d'angle et du traitement numérique du signal dans une seule puce de codeur compacte. La tâche principale d'un codeur rotatif est de convertir l'angle de rotation de l'arbre d'un moteur, d'une articulation de robot ou d'un actionneur en un signal de retour de position lisible par le système de contrôle. Dans un système d'asservissement, ce signal de retour entre directement dans la boucle de contrôle fermée pour corriger la vitesse, la position et le couple de sortie. Le TMR3111D utilise une méthode de détection magnétique sans contact, calculant l'angle en détectant les variations du champ magnétique générées par la rotation d'un aimant externe, sans nécessiter de disque optique, de contacts mécaniques ou de structures optiques complexes. Il est adapté aux articulations de robots et aux extrémités de moteurs où l'espace est limité, les vibrations sont fréquentes et les tolérances d'assemblage sont difficiles à contrôler. Ce produit prend en charge les configurations magnétiques coaxiales et décalées, ce qui signifie que l'aimant peut être placé directement au-dessus de la puce, ou dans une structure décalée pour s'adapter à la conception mécanique, offrant ainsi plus de marge structurelle pour les actionneurs de robots, les modules moteurs et les articulations compactes.

La configuration des interfaces est un élément important du TMR3111D pour les systèmes de contrôle de mouvement. Cette puce prend en charge les sorties SPI, ABZ, PWM et UVW, pouvant simultanément répondre aux besoins de retour de position absolue, de retour de codeur incrémental et de contrôle de commutation de moteur.

L'interface SPI est utilisée pour la sortie de données d'angle absolu, adaptée à la lecture directe de la position du rotor ou de l'articulation par le microcontrôleur principal. L'interface ABZ est utilisée pour les systèmes de codeurs incrémentaux, fournissant un retour d'impulsions pour les servovariateurs traditionnels. La sortie PWM facilite la transmission d'informations d'angle par rapport cyclique. Les sorties UVW et Z peuvent être utilisées pour la commutation des moteurs sans balais et la référence de position zéro. La sortie incrémentale ABZ du TMR3111D peut être programmée jusqu'à 4 096 PPR, le format interne des données d'angle atteint 23 bits, il prend en charge une rotation à haute vitesse jusqu'à 40 000 tr/min, la plage de tension de fonctionnement est de 3 V à 5 V, et il est conditionné dans un boîtier DFN10L de 3 × 3 × 0,75 mm. Pour les systèmes d'asservissement à haute dynamique, la prise en charge des hautes vitesses et le petit boîtier sont cruciaux, car l'intérieur d'un actionneur contient souvent simultanément le moteur, le réducteur, la carte de commande, les roulements, le faisceau de câbles et le capteur. Plus le codeur est petit, plus il est facile à intégrer dans un module d'articulation unifié.

Comparée aux codeurs à effet Hall, la technologie TMR présente des avantages principalement en termes de sensibilité magnétique et de rapport signal sur bruit. Une sensibilité plus élevée permet à la puce d'obtenir un signal efficace même en présence de champs magnétiques faibles ou d'erreurs d'installation, tandis qu'un meilleur rapport signal sur bruit contribue à réduire la gigue angulaire.

Dans les scénarios de robots et de servomoteurs, la stabilité du retour d'angle affecte directement la précision du contrôle. Lorsqu'une articulation de robot effectue un positionnement précis à basse vitesse, une oscillation à haute vitesse, des démarrages et arrêts fréquents et des changements de charge, si le codeur présente du bruit, de la dérive ou des erreurs non linéaires, le contrôleur intégrera ces erreurs dans la régulation en boucle fermée, entraînant des vibrations du moteur, des écarts de position, des retards de réponse ou une instabilité de trajectoire. Le TMR3111D intègre une compensation automatique de gain et une fonction d'étalonnage non linéaire, permettant de corriger les erreurs magnétiques liées à l'installation et d'améliorer la cohérence de l'assemblage en série. Cette conception est importante pour la production de masse, car lors de la fabrication en grande série d'une même articulation de robot, la position de l'aimant, l'entrefer, le désalignement axial et l'angle d'assemblage du PCB ne peuvent pas être parfaitement identiques. La capacité de compensation au niveau de la puce peut réduire le travail d'étalonnage en aval et de réglage manuel.

Les applications du TMR3111D se concentrent sur les robots humanoïdes, les robots quadrupèdes, les robots collaboratifs, les articulations de robots industriels, les systèmes de servomoteurs et les équipements de contrôle de mouvement de précision. Les robots humanoïdes et quadrupèdes sont particulièrement sensibles au retour de position des articulations. Les articulations du genou, de la hanche, de la cheville, de l'épaule, du coude et du poignet ont toutes besoin de connaître l'angle en temps réel pour effectuer le contrôle d'équilibre, la planification de la démarche, la répartition du couple et la compensation des mouvements. Les robots industriels et collaboratifs sont davantage préoccupés par la précision de repositionnement, la cohérence de la trajectoire et la fiabilité en fonctionnement prolongé. Le TMR3111D offre des capacités à haute vitesse, sans contact, en petit boîtier, multi-interfaces et d'auto-étalonnage, répondant précisément aux besoins des actionneurs de robots évoluant vers une intégration élevée, une haute dynamique et une haute précision. Pour les fabricants de systèmes d'asservissement, ce type de puce peut être utilisé pour le retour compact des moteurs, les codeurs intégrés dans les modules d'articulation, les actionneurs intelligents et les cartes de contrôle de mouvement haut de gamme, contribuant à simplifier la structure du codeur et à améliorer le niveau d'intégration du système.

La signification technique de ce produit ne réside pas dans « un modèle de capteur de plus », mais dans le fait que les codeurs rotatifs magnétiques entrent dans les composants d'exécution principaux des robots. Alors que les articulations des robots passent d'une combinaison de moteur, réducteur, variateur et capteur discrets à un actionneur intégré, le codeur doit simultanément répondre aux exigences de petite taille, haute vitesse, haute précision, forte immunité aux perturbations et facilité d'assemblage. Le TMR3111D, grâce à la détection TMR, à la sortie d'angle numérique, à la compensation automatique, aux multiples interfaces et au support de rotation à haute vitesse, condense la fonction de retour de position dans une petite puce, ce qui peut réduire la complexité structurelle des articulations de robots et des modules d'asservissement. Ce qu'il faudra véritablement surveiller par la suite, c'est la cohérence réelle de ce produit dans des conditions de température élevée, de vibrations, de fonctionnement prolongé, d'erreurs d'assemblage en série et de différentes conceptions de circuit magnétique, ainsi que sa progression d'adoption auprès des clients dans les domaines des actionneurs de robots, des servomoteurs et du contrôle de mouvement industriel.