三种磁传感器开关在物联网中的应用

发布时间:2021年02月23日

三种磁传感器开关在物联网中的应用

越来越普遍的磁传感器应用是触发“开机”功能。尤其对于气密,小型电池供电的物联网设备,设计 人员需要一种方法来使设备保持“断电”或“睡眠”模式,直到准备好由用户部署为止。一个很好的例子是可穿 戴式连续血糖仪,该血糖仪用于测量人体葡萄糖水平并将其传达给患者,医生和胰岛素泵。

1、裸线片开关

机械开关和电池“卡舌”可以使设备断电,但不幸的是,它们也使设备的电子设备容易受到恶劣环境的影 响。一种优选的方法是在密封设备内部使用一个磁传感器,并在设备外部使用一个小磁铁,通常嵌入设备的保 护性包装中。这样,当将设备从包装中取出时(同时又远离磁体的磁场),传感器的输出就会改变,并且电路 会“打开”该设备。这种方法不仅可以节省电池电量,还可以节省电池电量。它还为用户提供了“即时”或“即开 即用”的体验。

所有这些磁传感器功能的重要考虑因素包括功耗,灵敏度,输出响应选项,尺寸,可靠性和成本。有几种 常见的磁传感器选项一每个选项在物联网设备方面都有其优缺点。

最古老的磁性传感器,也是使用时间最长的传感器,是古老的线片开关。线片开关是一种机电设备,由两 个黑色金属“线片”组成,每个线片均连接至引线并封装在玻璃管内。磁场将两个线片拉在一起,从而闭合电 路。磁线开关通常用于各种物联网设备中,最值得注意的是用于安全系统,仪表和可植入医疗设备的窗户和门 传感器。

磁线开关的最大优点是它们是消耗零功率的无源设备。磁线开关还具有简单,便宜,灵敏度范围有限的优 势。但是,磁线开关有几个明显的局限性。磁线开关的限制之一是尺寸。最常见的线片开关的长度为10mm- 对于某些物联网设备来说是可接受的,但对于许多传感器尺寸小于1mm平方范围的可穿戴和植入式设备而 言,这是可接受的。

可以使用较小的线片开关(长度不超过5mm),但它们非常昂贵且难以获得。线片开关由于其机械特性 和玻璃管设计固有的脆弱性,其可靠性也很差。包覆成型的线片开关通过保护玻璃管和引出管的引线周围的密 封件来提高可靠性,但这增加了成本以及尺寸。

三种磁传感器开关在物联网中的应用

2、    霍尔传感器

经受时间考验的另一种磁性传感器类型是霍尔效应传感器。霍尔效应是跨导体的电压差(霍尔电压)的产 生,该电压差垂直于导体中的电流以及垂直于电流的施加磁场。

作为固态CMOS技术,霍尔效应传感器体积小,可靠且成本低。霍尔传感器的最大缺点是电流消耗。大多数霍尔效应传感器超过几个微安培(mA)的电流,这对于许多电池供电的IOT设备来说是个问题。

3、    磁阻(MR)传感器

磁传感器的最后一类是磁阻(MR)传感器。基于导体的电阻会在存在磁场的情况下发生变化的原理,已 开发出不同的MR技术作为MR传感器的基础。

尽管所有这些传感器都具有固态IC的优势,体积小,成本低和可靠性高,但隧道磁阻(TMR)传感器却 具有最高灵敏度和最低功耗的组合。TMR传感器的功耗低至200nA以下,代表了需要磁传感器功能的电池供 电IOT设备的范例转变。此外,TMR传感器是所有MR传感器中最灵敏的,并且等效于最灵敏的线片开关的灵 敏度。高度灵敏的传感器可以使用更小,更便宜的磁体或更长的激活距离。

总结:

一旦选择了适合您需求的最佳传感器技术,仍然需要决定哪种传感器输出,传感器极性响应,感应频率和 磁灵敏度最适合您的应用。然后,设计磁子系统便面临挑战。(确定传感器的方向,磁体的位置以及磁体的尺 寸和类型,以满足操作要求并限制成本)。

大多数机电产品设计工程师都没有经验,知识或工具来正确设计和验证磁感应设计。在这种情况下,这些 物联网设备设计人员应选择蓝蜂磁传感器供应商,蓝蜂会提供专门的应用工程支持,知识和工具,以协助磁传感设计过程。

 


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