Ready to Go กับการออกแบบเซนเซอร์ที่ง่ายกว่าแต่มีประสิทธิภาพยิ่งกว่า

.

.

Ready to Go กับการออกแบบเซนเซอร์ที่ง่ายกว่าแต่มีประสิทธิภาพยิ่งกว่า

Sigmund Zaruba, Infineon Technologies

 

เซนเซอร์แม่เหล็ก (Magnetic sensor) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เก็บค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเร็ว, ตำแหน่ง, มุม, หรือกระแสไฟฟ้า แม้ว่าปัจจุบันจะมีชุด Developer Kit ที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยนักออกแบบผลิตภัณฑ์ในการใช้งานเซนเซอร์เหล่านี้และส่วนใหญ่จะมีราคาค่อนข้างสูง แต่เรามีเครื่องมือตัวใหม่ที่มาพร้อมคำขวัญสั้นๆ ง่ายๆ อย่าง Sensor2Go ทั้งยังใช้งานง่ายและราคาไม่แพงอีกด้วย

ปัจจุบันมีชุดเครื่องมือสำหรับนักพัฒนาหรือ Developer Kits ที่ช่วยในการออกแบบผลิตภัณฑ์สำหรับเซนเซอร์แม่เหล็กต่างๆ (Magnetic Sensor) ออกมาให้ใช้งานอยู่จำนวนไม่น้อย แต่ส่วนใหญ่ค่อนข้างจะมีราคาแพงถึง 500 ยูโร โดยไม่มีเซนเซอร์และแม่เหล็กที่ต้องการรวมอยู่ในชุดเครื่องมือด้วย หากแต่ว่าตอนนี้ Infineon ได้เปิดตัวชุด Design Kits ที่หลากหลายเรียกว่า Product2System ซึ่งมีราคาต่อชุดแสนถูกอยู่ที่ราวๆ 20 ยูโร ใช้สำหรับทดสอบและเริ่มต้นการใช้งานเซนเซอร์ได้อย่างสะดวกง่ายดาย สิ่งนี่คือหัวใจสำคัญสำหรับนักพัฒนาที่จะต้องเฟ้นหาและเลือกเซนเซอร์ให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งาน ตั้งแต่เริ่มต้นการออกแบบจนถึงขั้นตอนในการตรวจสอบที่ต้องมีประสิทธิภาพ รวดเร็ว และทำได้ง่าย ต่อไปคือการกำหนดช่วงอุณหภูมิทำงาน (Operating Range) ให้มีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ในแต่ละส่วน ดังนั้นการออกแบบที่แตกต่างกันจึงจำเป็นต้องเฟ้นหาแม่เหล็กมาใช้ทดสอบ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซนเซอร์นั้นๆ สามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตได้จริง

Evaluation Kits ที่มีความแตกต่างกันเช่น 3D Magnetic Sensor 2Go, Current Sensor 2Go และ Speed Sensor 2Go ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อช่วยให้นักพัฒนาเห็นการทำงานของเซนเซอร์ว่าสามารถทำได้ตามเป้าหมายตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการออกแบบหรือไม่ และช่วยให้ขั้นตอนในการออกทำได้ง่ายขึ้น โดย Evaluation Kit นี้สามารถใช้งานได้กับ TLV493D เซนเซอร์วัดระยะแบบ 3 มิติสำหรับการตรวจจับตำแหน่ง หรือ 3D Magnet Sensor รวมไปถึง TLI4970 เซนเซอร์วัดกระแส (Current Sensor) และ TLE4922 เซนเซอร์วัดความเร็ว (Speed Sensor) 

การวัดระยะอย่างแม่นยำด้วยเซนเซอร์ 3 มิติ

TLV493D เป็นเซนเซอร์วัดระยะแบบ 3 มิติ (ดังรูปที่ 1) สามารถใช้วัดระดับของสนามแม่เหล็กในทิศทางตามแกน x-, y- และ z และสามารถจับการเคลื่อนไหวในพื้นที่ว่างสามมิติได้ทั้งในลักษณะของการเคลื่อนที่แบบเส้นตรง (Linear) และแบบเชิงมุม (Rotating) จึงเหมาะสำหรับใช้ในงานในยานยนต์, อุตสาหกรรม รวมถึงงานควบคุมทั่วไป

รูปที่ 1: TLV493D 3D Sensor จาก Infineon ที่สามารถวัดตำแหน่งแบบ 3D ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ

ตัวอย่างการใช้งานที่เป็นไปได้ เช่น การนำไปใช้ในจอยสติ๊ก, อุปกรณ์ควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้า, ปุ่มมัลติฟังก์ชั่น รวมถึงระบบป้องกันการงัดแงะ (Tamper Protection) ในมิเตอร์มาตรวัดต่างๆ หรือในงานที่ต้องวัดพิกัดตำแหน่งที่แม่นยำ และ/หรือ เป็นระบบที่ต้องใช้พลังงานต่ำ ก็สามารถใช้เซนเซอร์ TLV493D-A1B6 ซึ่งมีตัวถังแบบ TSOP-6 และมีขนาดเพียง 2.9 มม. x 1.6 มม. เซนเซอร์ที่ว่านี้ถูกสร้างขึ้นจากการนำแผ่นฮอลล์ (Hall Plates) แนวตั้ง (Vertical) และแนวนอน (Horizontal) มาประกอบกันในเซนเซอร์ตัวเดียวเพื่อจับสนามแม่เหล็กในทิศตามแนวแกน x, y และ z เพิ่มเติมด้วยเทคโนโลยีจาก Infineon อย่าง Power-Saving Oscillator ซึ่งช่วยลดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เซนเซอร์ต้องการในการทำงานลงเหลือเพียงไม่กี่ไมโครแอมป์ เป็นต้น เซนเซอร์รุ่นนี้ให้เอาท์พุตแบบดิจิทัล (Digital Output) ทางบัสความเร็วสูงแบบ I²C โดยสามารถใช้บัสนี้สื่อสารข้อมูลระหว่างเซนเซอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ได้แบบสองทิศทางอีกด้วย

3D Magnetic Sensor 2Go Design Kit (ในรูปที่ 2) เป็นบอร์ดทดลอง (Evaluation Board) ซึ่งมี 3D Magnet Sensor และไมโครคอนโทรลเลอร์ XMC1000 ที่มีส่วนประมวลผล ARM® Cortex®-M0 ติดตั้งมาให้บนบอร์ด ชุดเครื่องมือรุ่นนี้จะมาพร้อมกับอุปกรณ์และฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นในการออกแบบ รวมไปถึงอุปกรณ์ดีบัก (Debugger) ที่ช่วยอำนวยความสะดวกให้กับการทดลอง โดยไมโครคอนโทรลเลอร์ XMC4200 ที่ติดตั้งมาบนบอร์ดเดียวกันนี้ เป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับพอร์ต Micro USB ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ดีบัก ช่วยเป็นแหล่งจ่ายไฟให้บอร์ด และเป็นส่วนสื่อสารไปยังกลุ่มผู้ใช้ประเภทกราฟิก (GUI) รวมถึง LED แสดงสถานะการทำงานต่างๆ ซึ่งผู้ใช้สามารถควบคุมและนำมาใช้เป็นส่วนแสดงผลอย่างง่ายได้เช่นกัน นอกจากนี้ยังมีส่วนควบคุมแรงดันไฟฟ้า (Voltage Controller), Diodes ป้องกันกระแสไฟย้อนกลับ และ Diodes ป้องกันแรงดันไฟฟ้าสถิตย์ (ESD) และยังสามารถใช้ Pin Header เชื่อมไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์และวงจรอื่นๆภายนอกได้อีกด้วย ภายในแพคเกจของ 3D Magnetic Sensor 2Go Design Kit จะมาพร้อมแม่เหล็กและแท่นยึดตัวแม่เหล็กเข้ากับตัวบอร์ดทดลองเพื่อเป็นจอยสติกและลูกบิดปรับค่าได้ด้วย (ดังรูปที่ 2 เช่นกัน)

รูปที่ 2: 3D Sensor 2Go เป็นชุดเครื่องมือที่มาพร้อมด้วยอะแดปเตอร์จับแท่งแม่เหล็กสำหรับการใช้งานเป็น จอยสติ๊กและลูกบิดปรับค่า

Online Simulation Tool (https://design.infineon.com/3dsim) เครื่องมือพิเศษจาก Infineon ที่ช่วยนักพัฒนาในการทำการทดลองและนำ 3D Magnetic Sensor ไปประยุกต์ใช้ในงานรูปแบบต่างๆ จากตัวเลือก ได้แก่ การวัดตำแหน่งเชิงมุม/เชิงเส้น, จอยสติ๊ก แบบเลือกชนิดและรูปร่างของแม่เหล็ก, รูปแบบการเคลื่อนที่ และตำแหน่งที่ติดตั้งเซนเซอร์รวมทั้ง จากนั้นเครื่องมือดังกล่าวจะนำพารามิเตอร์ทั้งหมดมาสร้างเป็นแบบจำลองและให้ผลลัพธ์กลับมาอย่างอัตโนมัติทันที (ดังรูปที่ 3)                                                         

รูปที่ 3: Online Simulation Tool เครื่องมือสร้างแบบจำลองออนไลน์ที่ช่วยให้การใช้งาน 3D Sensor ทำได้ง่ายและสะดวกยิ่งขึ้น 

ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่จะมาพร้อมชุดคิต ประกอบด้วยส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิกสำหรับการใช้งานกับคอมพิวเตอร์ และเฟิร์มแวร์ที่ถูกติดตั้งมากับหน่วยความจำแฟลชสำหรับใช้สื่อสารกันระหว่าง 3D Sensor และคอมพิวเตอร์นั่นเอง นอกจากนั้นยังสามารถใช้ Segger J-Link USB ในการเชื่อมคอมพิวเตอร์กับบอร์ดทดลองเพื่อดีบักได้เช่นเดียวกัน

ค้นหาข้อมูลพิ่มเติมได้ที่   www.infineon.com/sensors  และ  www.infineon.com/makers

 

 

Leave a Comment