冰箱中的霍尔效应传感器
与大多数家用电器一样、随着时间的推移、冰箱和冷冻柜已发展成为电子密集型产品。 除电子显示、支持 Alexa 的 WiFi 和高效电机设计等许多其他创新之外、制冷系统还具有许多精密的传感器、可将系统的内部工作情况告知板载 MCU。 在这篇 E2E 帖子中、我将讨论三个单独的位置传感器应用–门打开/关闭、制冰控制杆和按钮。
门/隔室打开和关闭检测
机械和簧片开关主要用于检测门的打开和关闭、以控制冰箱内的灯。 这些技术已经使用了很长时间、但创新型公司通常会首先转向更好、更精确的技术、其余公司也会这样做。 具有高灵敏度和精确控制迟滞的霍尔效应传感器已证明在该应用中非常有用。 下表详细说明了与传统技术相比的一些优势。
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规格 |
霍尔效应开关 |
簧片开关 |
机械开关 |
系统级优势 |
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磁体方向 |
正交或平行 |
并行 |
不适用 |
霍尔效应开关具有多种选项、可在相对于传感器(平面和正交)放置磁体时提供更大的灵活性。 机械开关不需要磁体。 |
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待机期间的电流消耗 |
µA μ A 至 mA 范围(但断电时可处于 nA 范围内) |
零 |
零 |
对于市电供电的应用、µA μ A 至 mA 的范围通常足够好。 |
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极性灵敏度 |
无(全极开关) |
无 |
不适用 |
全极开关将响应任一磁极性。 |
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直接切换负载？ |
需要添加电路 |
是(最高可达几位数放大器) |
是的 |
簧片和机械开关基本上会直接关闭灯泡的电流路径。 |
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响应时间 |
~µs μ V (高带宽器件) ms 范围(低频、占空比器件) |
µs 至100 μ s |
立即 |
高带宽霍尔效应开关速度非常快。 尚未测试机械开关、但它们也应该非常快。 |
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预期寿命 |
有效无限制运行–受器件预期寿命的限制 |
高达10亿次操作 |
受接触磨损的限制 |
这是机械开关的一个主要缺点。 |
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迟滞 |
单位 mT 范围 |
40%- 90%变化 |
无(但打开/关闭位置可能随时间的推移而变化) |
通过霍尔效应开关实现一致的开/关位置检测。 |
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组件 |
标准 PCB 组装 |
手动电路板组装 |
不适用 |
簧片开关由于易碎而出现高产量损失。 |
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工作温度 |
-40°C 至125°C |
-55°C 至200°C |
宽范围 |
所有技术都是足够的、因为基本需要室温。 |
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价格 |
价格是可以比较的。 |
应考虑所有技术的技术优势、而不是仅仅考虑价格。 |
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如表中所述、使用簧片开关的主要缺点是组装过程中的产量损失、而对于机械开关、主要缺点是产品因磨损而具有的寿命。 机械开关也可在车门框中看到、而且不是很美观。 相比之下，霍尔效应开关的主要优势是其非接触式行为所带来的预期寿命，以及在打开和关闭冰箱门时获得一致的结果，这对于希望获得用户体验的公司来说非常重要。
两个出色的霍尔效应开关分别是 DRV5032 和 TMAG5123 (具有平面感应功能)。
制冰控制杆和按钮
与冰箱门的打开和关闭检测类似、霍尔效应开关也执行检测是否存在磁体的相同功能。 可以轻松实现一致的结果、并且制造过程不必通过使用同时响应南北磁场的全极开关来包含磁体的特定方向。
LDC 系列电感数字转换器是信号调节 IC、用于测量当导电目标接近或远离线圈时放置在 PCB 上的电感线圈的谐振变化。 这些传感器可用于测量导电材料中的微小偏移、作为按钮触控传感器或作为精密线性传感器进行接近感应。
使用电感式传感器实现的触控按钮、滑块或旋钮的一些主要优势包括：
- 不需要开孔或开孔：现代外观、组装更简单、更易于防水
- 多功能按钮：允许对多级按钮功能进行力检测
- 环境保护：感应传感不受灰尘、灰尘、油、水或磁体的影响
- 性能始终如一：需要施加物理压力才能激活、并在佩戴手套的情况下工作
- 延长使用寿命：基线跟踪允许在按钮受到意外影响时重新校准传感器到金属的距离
开始使用 TI 的电感式传感器
无论您要设计何种类型的用户界面或 HMI、TI 都能为您的设计提供合适的电感式传感器– LDC3114-Q1、这是一款用于低功耗接近和触摸按钮感应的汽车类4通道电感数字转换器。
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