TI提出6項霍爾效應感測器迷思

2022 年 08 月 22 日

德州儀器(TI)針對霍爾效應感測器的高準確度角度測量能力,以及在工廠自動化機器人系統中的應用中提出六項迷思。由於高準確度以及不斷增加的整合功能和診斷功能,感測器在汽車和工業應用中持續獲得採用。

迷思1:只有TMR感測器可以進行平面內測量

設計人員通常會考量隧道磁阻(TMR)感測器,因為這些感測器具有高磁性靈敏度、高線性度和低功耗。此外,TMR感測器可以感應封裝的水平(或平面內)磁場。目前可用的大多數霍爾效應感測器能夠感測垂直磁場,不過也有少數例如TMAG5123的感測器具備平面感應能力。

迷思2:霍爾效應開關不是舌簧開關的有效替代品

舌簧開關在許多應用中仍然相當常見。常見的舌簧開關應用包括門窗感測器。安全警報系統的舌簧開關本身的主要缺點是無法偵測竄改事件。藉由使用線性 3D 霍爾效應感測器,設計人員可以分配任何未用於主動測量的通道來偵測此類事件。另一個實例是在冰箱門中控制開啟或關閉內部燈光的確切位置。有鑑於嚴格的閾值磁滯規格,霍爾效應開關提供一致的開關距離偵測。

迷思3:霍爾效應感測器與霍爾元件相同

霍爾元件與霍爾效應感測器本質上並不一樣。需要偏置電路和差分放大器的霍爾元件是產生可用電壓所需的最基本結構。相較於霍爾效應感測器,霍爾元件並未將所有支援電路都整合到單一封裝中。

霍爾元件通常用於準確度不重要、成本極為重要而且附近有差分放大器盡可能減少外部雜訊耦合的應用。此外,霍爾元件具有隨溫度變化的固有非線性變化,而霍爾效應感測器具備內置補償功能,可確保在–40°C至125°C的寬溫度範圍內進行穩定測量。

迷思4:使用霍爾效應感測器很容易竄改系統

使用舌簧開關和基本霍爾效應開關可以竄改系統是個事實。大的外部磁場可以欺騙系統,造成一切正常運作的假象。解決此類問題的好方法是使用線性 3D 霍爾效應感測器。一個軸可監控預期磁鐵是否存在,而其它兩個通道可偵測外部磁場。使用每個通道具有可配置磁性閾值的線性3D感測器可以更彈性設定適當的「竄改偵測」閾值。

迷思5:霍爾效應感測器不適用於測量角度

霍爾效應感測器在許多位移應用中很常見,不過這些感測器也用於絕對角度測量。藉由將兩個單軸線性霍爾效應感測器策略性地放置在旋轉偶極磁體周圍,每個感測器都可以拾取與另一個感測器異相的磁場向量。藉由這些資訊,使用反正切函數就可以很容易計算出旋轉磁鐵的準確角度。

迷思6:線性霍爾效應感測器不準確

線性霍爾效應感測器是符合成本效益的解決方案,能夠提供可靠的磁性資訊。此類感測器的使用者都知道這個事實,不過通常會考慮使用其它技術滿足本身的高準確度要求。例如,工業機器人手臂必須相對於目標對象精確定位,並且使用TMAG5170等高準確度線性3D霍爾效應感測器達到這些應用所需的準確度。

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