器件型号： TMAG5123
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。除了电子显示屏、支持 Alexa 的 WiFi 和高效电机设计等许多其他创新，制冷系统具有许多先进的传感器，可将系统的内部工作情况告知板载 MCU。在这篇 E2E 帖子中，我将讨论三个不同的位置传感器应用：冰箱门打开/关闭、制冰控制杆和按钮。
冰箱门/间室打开和关闭检测
一直以来，主要使用机械和簧片开关来检测冰箱门的打开和关闭，以便控制冰箱内的灯光。这些技术已经使用了很长时间，但创新型公司通常会率先改用更好、更精确的技术，然后其余公司跟着效仿。具有高灵敏度和精确控制迟滞的霍尔效应传感器已被证明非常适合这种应用。下表详细说明了该技术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 |
在相对于传感器（平面和正交）放置磁体时，霍尔效应开关可提供更大的灵活性。 机械开关不需要磁体。 |
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待机期间的电流消耗 |
µA 至 mA 范围（但如果断电，则可能处于 nA 范围内） |
零 |
零 |
对于市电供电的应用，µA 至 mA 范围通常就足够好了。 |
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极性灵敏度 |
无（全极开关） |
无 |
不适用 |
全极开关将对任一磁体极性做出响应。 |
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直接切换负载？ |
需要添加电路 |
是（最多为几个放大器） |
是 |
簧片和机械开关基本上会直接闭合灯泡的电流路径。 |
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响应时间 |
~10µs（高带宽器件） ms 范围（低频、占空比器件） |
25 至 100µs |
立即 |
高带宽霍尔效应开关的速度非常快。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 |
高效无限制运行 – 受器件预期寿命的限制 |
高达 10 亿次操作 |
受接触点磨损的限制 |
这是机械开关的一个主要缺点。 |
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迟滞 |
单位数 mT 范围 |
40% - 90% 变化 |
无（但打开/关闭位置可能随长期磨损而变化） |
通过霍尔效应开关实现一致的打开/关闭位置检测。 |
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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较高的产量损失。 |
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工作温度 |
-40°C 至 125°C |
-55°C 至 200°C |
宽范围 |
所有技术都能满足需要，因为基本上只需要室温。 |
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价格 |
价格差不多。 |
应考虑所有技术的技术优势，而不仅仅考虑价格。 |
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正如表中总结的那样，使用簧片开关的主要缺点是组装过程中出现的产量损失，而对于机械开关，主要缺点是产品因磨损而出现的寿命问题。机械开关也会用在门框中，但不是很美观。相比之下，霍尔效应开关的主要优势是预期寿命，这是因为它的非接触式行为以及在打开和关闭冰箱门时可实现一致的性能，这对于希望提供这种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功能。不仅可轻松实现一致的性能，而且由于使用对南北磁场都会响应的全极开关，制造过程不必考虑特定的磁体方向。
LDC 系列电感数字转换器是信号调节 IC，用于测量在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。这些传感器可用作按钮式触控设备或进行接近感应的精密线性传感器，来测量导电材料中的微小偏转。
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：
- 无需开孔或钻孔：现代外观，组装更简单，更易于防水
- 多功能按钮：允许进行压力检测以实现多级按钮功能
- 环保：电感式感应不受污垢、灰尘、油、水或磁体的影响
- 稳定的性能：需要施加物理压力才能激活，支持佩戴手套操作
- 延长使用寿命：基线跟踪功能允许在按钮受到意外碰撞时重新校准传感器到金属的距离
立即开始使用 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 都可以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控按钮感应的汽车类 4 通道电感数字转换器。
其他资源
- 更多有关 TI 电感式传感器的信息，请查看我们的电感式传感器页面
- 应用手册：使用 TI 的 LDC 系列电感式传感器实现触控按钮
- 评估用于帮助设计 PCB 线圈传感器的电感式感应设计工具
- 应用手册：导电目标设计
