TMR低功耗磁阻开关的典型应用 - 磁传感器 - 传感器知识库
磁传感器

TMR低功耗磁阻开关的典型应用

发布日期:2020年01月07日    浏览次数:178

磁传感器


  磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中,有许多不同类型的传感器用于测量磁场和其他参数,如霍尔、各向异性磁电阻、巨磁电阻TMR隧道磁电阻


TMR磁传感器


  TMR是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器,其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应,比之前的几代磁阻传感器具有更高的电阻变化率,有更好的温度稳定性,更高的灵敏度,更低的功耗,更好的线性度。不需要额外的聚磁环结构,使得产品设计的尺寸更小,成本更低。下图是TMR磁阻传感器与其它磁传感器的对比。


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磁传感器有很多种,根据输出类型的不同,主要分为开关、线性、角度等几种,下面主要介绍几种磁开关的特性。



干簧管


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  干簧管也称磁簧开关是由两片磁簧片(通常由铁和镍这两种金属所组成的) 密封在玻璃管内。 两片磁簧片呈重迭状况但中间间隔有一小空隙,空隙仅约几个微米,外来适当的磁场将会使两片磁簧片接触。干簧管应为是无源器件,应用非常广泛,但存在易碎、劳损、焊接麻烦如弯脚、插件、人工焊接和剪脚,AT值范围大,很难保证一致性,所以在生产、运输、设备安装以及售后服务等方面带来了很多的不便。其中有很多潜在的故障在出厂检测时是检测不出来的,比如干簧管出现隐形的裂痕,空气进入,随着时间的延长一般在一到几年,随着空气的进入,触点开始氧化,氧化到一定程度后开始出现开关异常。比如水表行业的应用,水表的工作环境一般都比较潮湿,从而加速了故障的出现。据了解,水表出现的故障,很大一部分来自于干簧管。


霍尔开关      

                                                            

   霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,原理是磁场的洛伦兹力使载流子进行偏移,产生电势。霍尔器件工作,必须要给其提供一个恒定的电流,一般至少在mA级以上,另外输出的信号较弱,需要加放大,霍尔本身工作功耗很高,所以,为了降低功耗一般芯片内部采用分时供电的方式,此种工作方式是以牺牲频率响应来进行工作,功耗越低,频响就越低,频响低就有采样丢数据的风险,另外分时工作如果内部的分时电路做的不好,或ESD原因导致分时部分故障,会导致芯片不工作,或芯片一直高功耗工作,以mA级的电流迅速的将设备电池电量耗尽。还有一点霍尔的动作点和恢复点的分布区间较大,一致性不好控制,灵敏度也不会做的很高,对生产工艺有一定的要求。所以基于功耗、灵敏度、一致性等问题,在很多的应用场合不能替带干簧管。


磁阻开关    

                                                            

  磁阻开关是根据磁场发生变化时, 磁阻的阻值发生变化,再通过内部的电路将阻值变化的信号转成开关输出,其中TMR是最新一代技术,因为前几代磁阻的阻值做不了很大,所以工作时的功耗也在mA级左右,灵敏度也不高,在一些低功耗的场合,跟霍尔一样也只能用内部的分时供电来处理,频响差。


TMR磁阻开关


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   TMR磁阻传感器是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应,TMR磁阻本身的阻值可以做到兆欧姆级,是其他磁阻阻值的近千倍,全时工作功耗能做到在uA级,是其他磁阻功耗的近千分之一,所以TMR磁阻是一款无需分时工作的磁阻,能做到超低功耗的同时,还能保证高的频响,频响高达1KHZ-5KHZ,不存在因采样率低,导致数据漏采的风险,另外电阻变化率高,从而灵敏度根据应用场合不同,可以做的很高,是替代现有干簧管和霍尔应用的理想选择。TMR磁阻在物联网、计量、唤醒、位置检测等很多电池供电需要超低功耗的应用场合是最佳选择。下面介绍下多维科技根据市场的需求最新发布的两款TMR低功耗磁开关的典型应用:                         

TMR1366 是一款超低功耗,超高灵敏度,低回差的磁开关芯片。


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典型应用门磁、窗磁开关


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  门磁、窗磁开关一般都是电池供电,工作时间长,要求灵敏度高,对于打开和关闭的状态的位置检测要非常准确,否则会出现门窗开关状态误报的情况。这样需要对因位置微小的改变引起的磁场微小的变化进行精确的检测。TMR1366高灵敏度特性,动作点只有7GS,回差只有2GS,完全能够精确的检测到门磁、窗磁打开和关闭时微弱的磁场变化。同时也适用其它很多位置检测的应用场合,如智能锁(共享单车、门锁、快递柜、浴室柜等)、TWS耳机、电子烟等。根据具体的参数要求可以提供不同型号的超低功耗的TMR136X系列的芯片。



水、电、气表 防磁攻击开关


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 水电气表都有防外界磁攻击和磁干扰的需求,对于外界磁攻击和干扰能及时感应到进行响应的处理TMR1366高灵敏度特性是防磁攻击应用的最佳选择。


非接触式磁唤醒开关,按键开关、防拆开关


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   工业仪表的工作环境一般都很差,对仪表的防护等级要求要高,如水表、热量表、压力表等,在此类工作环境下,用普通的按键,密封不好做,很难做到高的防护等级,一般都采用磁按键的方式。

  NB通信模块的唤醒开关,正常的数据是定时上传,当要即时上传数据或设置时,通过临时唤醒进行工作。另外还有一些物联网终端的防拆开关如烟感、智能门铃等,此种应用,一般也是电池供电,功耗要低。

  以上几种应用之前通常采用干簧管方案,但干簧管的生产工艺,易碎和劳损的问题,导致其故障率高,采用TMR136X系列TMR磁阻全级开关是替代干簧管的最理想选择,既保证了低功耗,高频响,又保证生产效率高,故障率低。


TMR1302B/TMR1303B

是一款全时供电,低功耗,1KHZ高频响,低回差磁开关芯片。

典型应用机电分离水表


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    机电分离水表在成本、安装和售后等几个方面的优势,使得机电分离水表是近一两年来脉冲式水表的一个大的发展趋势,几乎所有的水表厂家和水表方案公司都开始做机电分离水表。传统的机电一体式的脉冲水表,发讯圈都采用干簧管、霍尔和磁阻几种方案,磁钢和磁传感器离的很近,对灵敏度及器件的一致性没有太高的要求。而机电分离表机械表和电子部分完全分开,发讯部分己经移到机表玻璃壳的外面,完全跟磁钢分开,加上电路部分的外壳,磁钢和发讯部分的距离达到1CM左右,这个距离霍尔和干簧管的灵敏度已经满足不了新的要求,要采用敏度更高的TMR磁阻方案。

  因机电分离水表方案,磁钢的旋转半径很小,所以要求传感器灵敏度即要高,在磁钢到位时快速吸合,又要求磁钢离开时迅速断开,因此对传感器提出了更高的要求,在非常小的旋转半径内,既要快速吸合,又要快速断开,这样要求磁传感器灵敏度高和回差小两个特性,TMR1302B/TMR1303BTR1302/TMR1303的基础上对参数进行了调整,实践证明是机电分离水表应用的最佳选择,此芯片的特点是全时供电,功耗在1.5uA,没有休眠唤醒模式,高达1KHZ的频响,不存在因频响不够丢数据的风险,也是电池供电的燃气表、流量计等计量产品的最理想选择。根据具体要求的不同,可以提供参数不同的TMR130X系列的芯片。


TMR磁阻传感器其它产品的典型应用后续会进行继续介绍,敬请关注!


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