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磁傳感器

  磁傳感器廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品中以感應(yīng)磁場強(qiáng)度來測量電流、位置、方向等物理參數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，有許多不同類型的傳感器用于測量磁場和其他參數(shù),如霍爾、各向異性磁電阻、巨磁電阻和TMR隧道磁電阻。

TMR磁傳感器

  TMR是近年來開始工業(yè)應(yīng)用的新型磁電阻效應(yīng)傳感器，其利用的是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應(yīng)對磁場進(jìn)行感應(yīng)，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(wěn)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(huán)結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品設(shè)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。

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

干簧管

  干簧管也稱磁簧開關(guān)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(nèi)。?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(dāng)?shù)拇艌鰧箖善呕善佑|。干簧管應(yīng)為是無源器件，應(yīng)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(chǎn)、運(yùn)輸、設(shè)備安裝以及售后服務(wù)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(xiàn)隱形的裂痕，空氣進(jìn)入，隨著時間的延長一般在一到幾年，隨著空氣的進(jìn)入，觸點(diǎn)開始氧化，氧化到一定程度后開始出現(xiàn)開關(guān)異常。比如水表行業(yè)的應(yīng)用，水表的工作環(huán)境一般都比較潮濕，從而加速了故障的出現(xiàn)。據(jù)了解，水表出現(xiàn)的故障，很大一部分來自于干簧管。

霍爾開關(guān)      

   霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)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(jìn)行偏移，產(chǎn)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(nèi)部采用分時供電的方式，此種工作方式是以犧牲頻率響應(yīng)來進(jìn)行工作，功耗越低，頻響就越低，頻響低就有采樣丟數(shù)據(jù)的風(fēng)險，另外分時工作如果內(nèi)部的分時電路做的不好，或ESD原因?qū)е路謺r部分故障，會導(dǎo)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(shè)備電池電量耗盡。還有一點(diǎn)霍爾的動作點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)的分布區(qū)間較大，一致性不好控制，靈敏度也不會做的很高，對生產(chǎn)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(yīng)用場合不能替帶干簧管。

磁阻開關(guān)    

  磁阻開關(guān)是根據(jù)磁場發(fā)生變化時， 磁阻的阻值發(fā)生變化，再通過內(nèi)部的電路將阻值變化的信號轉(zhuǎn)成開關(guān)輸出，其中TMR是最新一代技術(shù)，因?yàn)?/span>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(nèi)部的分時供電來處理，頻響差。

TMR磁阻開關(guān)

   TMR磁阻傳感器是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應(yīng)對磁場進(jìn)行感應(yīng)，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(dá)1KHZ-5KHZ,不存在因采樣率低，導(dǎo)致數(shù)據(jù)漏采的風(fēng)險，另外電阻變化率高，從而靈敏度根據(jù)應(yīng)用場合不同，可以做的很高，是替代現(xiàn)有干簧管和霍爾應(yīng)用的理想選擇。TMR磁阻在物聯(lián)網(wǎng)、計量、喚醒、位置檢測等很多電池供電需要超低功耗的應(yīng)用場合是最佳選擇。下面介紹下多維科技根據(jù)市場的需求最新發(fā)布的兩款TMR低功耗磁開關(guān)的典型應(yīng)用：                         

TMR1366 是一款超低功耗，超高靈敏度，低回差的磁開關(guān)芯片。

典型應(yīng)用：門磁、窗磁開關(guān)

  門磁、窗磁開關(guān)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(guān)閉的狀態(tài)的位置檢測要非常準(zhǔn)確，否則會出現(xiàn)門窗開關(guān)狀態(tài)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(jìn)行精確的檢測。TMR1366高靈敏度特性，動作點(diǎn)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(guān)閉時微弱的磁場變化。同時也適用其它很多位置檢測的應(yīng)用場合，如智能鎖（共享單車、門鎖、快遞柜、浴室柜等）、TWS耳機(jī)、電子煙等。根據(jù)具體的參數(shù)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(guān)

 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(yīng)到進(jìn)行響應(yīng)的處理，TMR1366高靈敏度特性是防磁攻擊應(yīng)用的最佳選擇。

非接觸式磁喚醒開關(guān)，按鍵開關(guān)、防拆開關(guān)

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

  NB通信模塊的喚醒開關(guān)，正常的數(shù)據(jù)是定時上傳，當(dāng)要即時上傳數(shù)據(jù)或設(shè)置時，通過臨時喚醒進(jìn)行工作。另外還有一些物聯(lián)網(wǎng)終端的防拆開關(guān)如煙感、智能門鈴等，此種應(yīng)用，一般也是電池供電，功耗要低。

  以上幾種應(yīng)用之前通常采用干簧管方案，但干簧管的生產(chǎn)工藝，易碎和勞損的問題，導(dǎo)致其故障率高，采用TMR136X系列TMR磁阻全級開關(guān)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(chǎn)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(guān)芯片。

典型應(yīng)用：機(jī)電分離水表

    機(jī)電分離水表在成本、安裝和售后等幾個方面的優(yōu)勢，使得機(jī)電分離水表是近一兩年來脈沖式水表的一個大的發(fā)展趨勢，幾乎所有的水表廠家和水表方案公司都開始做機(jī)電分離水表。傳統(tǒng)的機(jī)電一體式的脈沖水表，發(fā)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(jī)電分離表機(jī)械表和電子部分完全分開，發(fā)訊部分己經(jīng)移到機(jī)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(fā)訊部分的距離達(dá)到1CM左右，這個距離霍爾和干簧管的靈敏度已經(jīng)滿足不了新的要求，要采用敏度更高的TMR磁阻方案。

  因機(jī)電分離水表方案，磁鋼的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)半徑內(nèi)，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/TMR1303B在TR1302/TMR1303的基礎(chǔ)上對參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，實(shí)踐證明是機(jī)電分離水表應(yīng)用的最佳選擇，此芯片的特點(diǎn)是全時供電，功耗在1.5uA，沒有休眠喚醒模式，高達(dá)1KHZ的頻響，不存在因頻響不夠丟數(shù)據(jù)的風(fēng)險，也是電池供電的燃?xì)獗怼⒘髁坑嫷扔嬃慨a(chǎn)品的最理想選擇。根據(jù)具體要求的不同，可以提供參數(shù)不同的TMR130X系列的芯片。

TMR磁阻傳感器其它產(chǎn)品的典型應(yīng)用后續(xù)會進(jìn)行繼續(xù)介紹，敬請關(guān)注！