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    TMR低功耗磁阻開關的典型應用 - 磁傳感器知識 - 傳感器知識庫
    磁傳感器知識

    TMR低功耗磁阻開關的典型應用

    發布日期:2020年01月07日    瀏覽次數:1930

    磁傳感器


      磁傳感器廣泛用于現代工業和電子產品中以感應磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數。在現有技術中,有許多不同類型的傳感器用于測量磁場和其他參數,如霍爾、各向異性磁電阻、巨磁電阻TMR隧道磁電阻


    TMR磁傳感器


      TMR是近年來開始工業應用的新型磁電阻效應傳感器,其利用的是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場進行感應,比之前的幾代磁阻傳感器具有更高的電阻變化率,有更好的溫度穩定性,更高的靈敏度,更低的功耗,更好的線性度。不需要額外的聚磁環結構,使得產品設計的尺寸更小,成本更低。下圖是TMR磁阻傳感器與其它磁傳感器的對比。


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    磁傳感器有很多種,根據輸出類型的不同,主要分為開關、線性、角度等幾種,下面主要介紹幾種磁開關的特性。



    干簧管


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      干簧管也稱磁簧開關是由兩片磁簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的)?密封在玻璃管內。?兩片磁簧片呈重迭狀況但中間間隔有一小空隙,空隙僅約幾個微米,外來適當的磁場將會使兩片磁簧片接觸。干簧管應為是無源器件,應用非常廣泛,但存在易碎、勞損、焊接麻煩如彎腳、插件、人工焊接和剪腳,AT值范圍大,很難保證一致性,所以在生產、運輸、設備安裝以及售后服務等方面帶來了很多的不便。其中有很多潛在的故障在出廠檢測時是檢測不出來的,比如干簧管出現隱形的裂痕,空氣進入,隨著時間的延長一般在一到幾年,隨著空氣的進入,觸點開始氧化,氧化到一定程度后開始出現開關異常。比如水表行業的應用,水表的工作環境一般都比較潮濕,從而加速了故障的出現。據了解,水表出現的故障,很大一部分來自于干簧管。


    霍爾開關      

                                                                

       霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,原理是磁場的洛倫茲力使載流子進行偏移,產生電勢。霍爾器件工作,必須要給其提供一個恒定的電流,一般至少在mA級以上,另外輸出的信號較弱,需要加放大,霍爾本身工作功耗很高,所以,為了降低功耗一般芯片內部采用分時供電的方式,此種工作方式是以犧牲頻率響應來進行工作,功耗越低,頻響就越低,頻響低就有采樣丟數據的風險,另外分時工作如果內部的分時電路做的不好,或ESD原因導致分時部分故障,會導致芯片不工作,或芯片一直高功耗工作,以mA級的電流迅速的將設備電池電量耗盡。還有一點霍爾的動作點和恢復點的分布區間較大,一致性不好控制,靈敏度也不會做的很高,對生產工藝有一定的要求。所以基于功耗、靈敏度、一致性等問題,在很多的應用場合不能替帶干簧管。


    磁阻開關    

                                                                

      磁阻開關是根據磁場發生變化時, 磁阻的阻值發生變化,再通過內部的電路將阻值變化的信號轉成開關輸出,其中TMR是最新一代技術,因為前幾代磁阻的阻值做不了很大,所以工作時的功耗也在mA級左右,靈敏度也不高,在一些低功耗的場合,跟霍爾一樣也只能用內部的分時供電來處理,頻響差。


    TMR磁阻開關


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       TMR磁阻傳感器是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場進行感應,TMR磁阻本身的阻值可以做到兆歐姆級,是其他磁阻阻值的近千倍,全時工作功耗能做到在uA級,是其他磁阻功耗的近千分之一,所以TMR磁阻是一款無需分時工作的磁阻,能做到超低功耗的同時,還能保證高的頻響,頻響高達1KHZ-5KHZ,不存在因采樣率低,導致數據漏采的風險,另外電阻變化率高,從而靈敏度根據應用場合不同,可以做的很高,是替代現有干簧管和霍爾應用的理想選擇。TMR磁阻在物聯網、計量、喚醒、位置檢測等很多電池供電需要超低功耗的應用場合是最佳選擇。下面介紹下多維科技根據市場的需求最新發布的兩款TMR低功耗磁開關的典型應用:                         

    TMR1366 是一款超低功耗,超高靈敏度,低回差的磁開關芯片。


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    典型應用門磁、窗磁開關


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      門磁、窗磁開關一般都是電池供電,工作時間長,要求靈敏度高,對于打開和關閉的狀態的位置檢測要非常準確,否則會出現門窗開關狀態誤報的情況。這樣需要對因位置微小的改變引起的磁場微小的變化進行精確的檢測。TMR1366高靈敏度特性,動作點只有7GS,回差只有2GS,完全能夠精確的檢測到門磁、窗磁打開和關閉時微弱的磁場變化。同時也適用其它很多位置檢測的應用場合,如智能鎖(共享單車、門鎖、快遞柜、浴室柜等)、TWS耳機、電子煙等。根據具體的參數要求可以提供不同型號的超低功耗的TMR136X系列的芯片。



    水、電、氣表 防磁攻擊開關


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     水電氣表都有防外界磁攻擊和磁干擾的需求,對于外界磁攻擊和干擾能及時感應到進行響應的處理TMR1366高靈敏度特性是防磁攻擊應用的最佳選擇。


    非接觸式磁喚醒開關,按鍵開關、防拆開關


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       工業儀表的工作環境一般都很差,對儀表的防護等級要求要高,如水表、熱量表、壓力表等,在此類工作環境下,用普通的按鍵,密封不好做,很難做到高的防護等級,一般都采用磁按鍵的方式。

      NB通信模塊的喚醒開關,正常的數據是定時上傳,當要即時上傳數據或設置時,通過臨時喚醒進行工作。另外還有一些物聯網終端的防拆開關如煙感、智能門鈴等,此種應用,一般也是電池供電,功耗要低。

      以上幾種應用之前通常采用干簧管方案,但干簧管的生產工藝,易碎和勞損的問題,導致其故障率高,采用TMR136X系列TMR磁阻全級開關是替代干簧管的最理想選擇,既保證了低功耗,高頻響,又保證生產效率高,故障率低。


    TMR1302B/TMR1303B

    是一款全時供電,低功耗,1KHZ高頻響,低回差磁開關芯片。

    典型應用機電分離水表


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        機電分離水表在成本、安裝和售后等幾個方面的優勢,使得機電分離水表是近一兩年來脈沖式水表的一個大的發展趨勢,幾乎所有的水表廠家和水表方案公司都開始做機電分離水表。傳統的機電一體式的脈沖水表,發訊圈都采用干簧管、霍爾和磁阻幾種方案,磁鋼和磁傳感器離的很近,對靈敏度及器件的一致性沒有太高的要求。而機電分離表機械表和電子部分完全分開,發訊部分己經移到機表玻璃殼的外面,完全跟磁鋼分開,加上電路部分的外殼,磁鋼和發訊部分的距離達到1CM左右,這個距離霍爾和干簧管的靈敏度已經滿足不了新的要求,要采用敏度更高的TMR磁阻方案。

      因機電分離水表方案,磁鋼的旋轉半徑很小,所以要求傳感器靈敏度即要高,在磁鋼到位時快速吸合,又要求磁鋼離開時迅速斷開,因此對傳感器提出了更高的要求,在非常小的旋轉半徑內,既要快速吸合,又要快速斷開,這樣要求磁傳感器靈敏度高和回差小兩個特性,TMR1302B/TMR1303BTR1302/TMR1303的基礎上對參數進行了調整,實踐證明是機電分離水表應用的最佳選擇,此芯片的特點是全時供電,功耗在1.5uA,沒有休眠喚醒模式,高達1KHZ的頻響,不存在因頻響不夠丟數據的風險,也是電池供電的燃氣表、流量計等計量產品的最理想選擇。根據具體要求的不同,可以提供參數不同的TMR130X系列的芯片。


    TMR磁阻傳感器其它產品的典型應用后續會進行繼續介紹,敬請關注!


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