控制的吸引力：樓宇自動(dòng)化中的磁傳感

您可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)“異性相吸”這句話。這個(gè)普遍相關(guān)的短語(yǔ)源自磁力，在磁力中，相反的兩極，北極 (N) 和南極 (S) 會(huì)相互吸引。您可能還記得小時(shí)候玩磁鐵時(shí)的情形。但是，許多人并沒(méi)有意識(shí)到在日常生活中的許多系統(tǒng)和產(chǎn)品中都使用了磁鐵。

今天的建筑和家庭都配備了智能技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更安全、更方便、更節(jié)能的生活。Littelfuse是磁傳感解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。其樓宇自動(dòng)化解決方案可幫助設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備，從而提高建筑物的安全性、可靠性、便利性和能源效率。傳感器解決方案提供與篡改、位置、速度和溫度以及其他變量相關(guān)的信息。下面將介紹與樓宇自動(dòng)化應(yīng)用相關(guān)的三種磁傳感器技術(shù)：簧片、霍爾效應(yīng)和隧道磁阻 (TMR)。

磁傳感技術(shù)

三種領(lǐng)先的磁傳感器方法包括干簧傳感器、霍爾效應(yīng)器件和 TMR 傳感器。

蘆葦

干簧傳感器是封裝在外殼內(nèi)的干簧開(kāi)關(guān)，用于簡(jiǎn)化安裝/連接和針對(duì)環(huán)境影響的額外保護(hù)（圖 1). 這些傳感器通常安裝在機(jī)械系統(tǒng)中。裸簧開(kāi)關(guān)可以很容易地安裝在電路板上。然而，對(duì)于門安全傳感器等應(yīng)用，干簧管需要一個(gè)保護(hù)殼/外殼以便處理和安裝。這些封裝通過(guò)保護(hù)簧片開(kāi)關(guān)的裸露玻璃來(lái)抵抗機(jī)械應(yīng)力。干簧傳感器需要零功率才能運(yùn)行。它們可以承載高達(dá) 100W 的負(fù)載，并提供各種尺寸的 NO、NC、CO。這些開(kāi)關(guān)在 X、Y 和 Z 感測(cè)方向上工作，適用于超低功耗電池應(yīng)用。它們可以切換功率級(jí)負(fù)載，具有最大的安裝靈活性，并能在最寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。

圖 1：Littelfuse 簧片開(kāi)關(guān)在 X、Y 和 Z 傳感方向上工作，工作時(shí)消耗零功率，使其適用于超低功耗電池應(yīng)用。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

霍爾效應(yīng)

霍爾效應(yīng)器件是一種基于半導(dǎo)體的集成電路，帶有響應(yīng)磁場(chǎng)的霍爾板（圖 2）。霍爾效應(yīng)技術(shù)使復(fù)雜的傳感器能夠用于各種汽車、電子和工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用?；魻栃?yīng)設(shè)備提供用于接近和連續(xù)旋轉(zhuǎn)或線性定位的數(shù)字或模擬輸出信號(hào)。與簧片開(kāi)關(guān)不同，霍爾效應(yīng)設(shè)備包含有源固態(tài)電路，因此它始終消耗電流。這些設(shè)備提供數(shù)字、模擬和可編程配置，非常適合高沖擊或高振動(dòng)環(huán)境。它們對(duì)數(shù)十億次操作都是可靠的，適用于角度位置感測(cè)和高速切換。

圖 2：圖像顯示了霍爾效應(yīng)設(shè)備的示例，即Littelfuse 55110法蘭安裝霍爾效應(yīng)傳感器?；魻栃?yīng)器件始終消耗電流，適用于角度位置感測(cè)和高速開(kāi)關(guān)。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

隧道磁阻 (TMR)

隧道磁阻（TMR）元件是一種新型磁阻傳感器。與當(dāng)今可用的霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)相比， TMR 傳感器具有更好的線性度、更好的溫度穩(wěn)定性、更高的靈敏度和更低的功耗（圖 3）。傳感器是沒(méi)有移動(dòng)部件的固態(tài)設(shè)備。與霍爾效應(yīng)一樣，這些傳感器有數(shù)字和模擬兩種形式，并且需要非常少的功率來(lái)運(yùn)行（甚至低于霍爾效應(yīng)傳感器所需的功率）。在所涵蓋的三個(gè)磁傳感器中，它們提供最高級(jí)別的靈敏度。它們非常適合高沖擊和高振動(dòng)環(huán)境，并提供高達(dá)數(shù)十億次操作的可靠性。它們還需要操作所需的最微型磁鐵。

圖 3：與霍爾效應(yīng)技術(shù)相比，Littelfuse TMR 開(kāi)關(guān)系列具有更好的線性度、更好的溫度穩(wěn)定性、更高的靈敏度和更低的功耗。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

小設(shè)計(jì)審慎

高噪聲環(huán)境可能需要過(guò)壓 (OV) 保護(hù)?；魻栃?yīng)和 TMR 傳感器都顯示出對(duì)電磁干擾 (EMI) 和靜電放電 (ESD) 的敏感性?？拷?a target="_blank">電機(jī)、發(fā)電機(jī)、電抗電路組件或長(zhǎng)電纜線束 (>1m) 可能會(huì)造成損壞。提醒設(shè)計(jì)工程師考慮適當(dāng)?shù)脑O(shè)備保護(hù)措施，包括諸如用于高噪聲的Littelfuse 瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管或用于低噪聲情況的Littelfuse SD05 單/雙向 TVS 二極管等選項(xiàng)。

表 1：磁感應(yīng)應(yīng)用示例

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建筑計(jì)量和安全應(yīng)用

干簧傳感器在防篡改應(yīng)用方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。干簧傳感器不耗電，因此可延長(zhǎng)系統(tǒng)電池壽命并提供 3D 防篡改保護(hù)。在計(jì)米方面，里德目前處于領(lǐng)先地位；但是，在電池壽命不那么重要的某些情況下，TMR 可能有意義。Reed 擁有超過(guò) 1 億個(gè)單元的可靠記錄（并且還在增加）。Reed 是室內(nèi)安全應(yīng)用的直接贏家。更換為干簧傳感器可以在電池壽命方面收回成本，而且無(wú)需撥打服務(wù)電話。

結(jié)論

今天的建筑和家庭都配備了智能技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更安全、更方便、更節(jié)能的生活。Littelfuse 磁性傳感器是樓宇自動(dòng)化控制的極具吸引力的選擇。

審核編輯黃昊宇