Наша сеть партнеров Banwar
Вимикачі з датчиком Холла виробництва компанії Texas Instruments - універсальне і найбільш популярне рішення для багатьох пристроїв промислової і побутової електроніки. Зокрема, вони рекомендуються до застосування там, де режим електроживлення пристрою повинен залежати від тих чи інших механічних операцій або характеристик.
Правильно спроектована електронна схема використовує рівно стільки енергії, скільки потрібно для конкретної операції. Це особливо важливо для пристроїв з батарейним харчуванням. Однак прилади, що живляться від мережі, також виграють при мінімізації споживання, так як це призводить до зниження потужності, що розсіюється, збільшення терміну служби і скорочення витрат електрики. Максимальної ефективності можна добитися якщо виконувати перехід в режими зниженого споживання без участі користувача. В майбутньому така автоматизація буде мати першорядне значення для електронних систем. Коли режим харчування повинен змінюватися в залежності від будь-якого механічного руху, що підходить для використання технологією часто є датчики Холла.
датчики Холла
У всьому світі напівпровідникові інтегральні схеми (ІС) з вбудованим датчиком Холла використовуються в різних пристроях в якості датчиків положення. Серед застосувань - персональна електроніка, промислові системи, медичне обладнання, автомобільні додатки, авіаційна і космічна техніка. Незважаючи на наявність інших магнітних технологій, датчики Холла залишаються найбільш популярним рішенням завдяки унікальним достоїнств:
- невисокій вартості - ІС з вбудованим датчиком Холла серійно виробляються за стандартною КМОП-технології;
- високої надійності - будучи твердотільними сенсорами, які вимірюють магнітне поле безконтактним способом, датчики Холла здатні працювати в перебігу десятиліть;
- простоті - не дивлячись на те, що всередині ІС інтегровані тисячі складних схем, більшість датчиків має всього три зовнішніх виведення. Сигнал з виходу таких ІС дозволяє визначати відстань до магніту і може бути безпосередньо лічений мікро контролером;
- роботі на відстані - магнітне поле, поширюючись в просторі, здатне проникати через більшість речовин без спотворень. Це дозволяє розміщувати сенсори всередині корпусу, тим самим захищаючи їх від впливу зовнішнього середовища і роблячи їх прихованими від очей користувача.
приклади використання
Вже досить давно датчики Холла спільно з магнітами, вбудованими в корпус, використовуються в якості датчиків відкриття кришки в ноутбуках і планшетних комп'ютерах. Вони дозволяють досягати високої ефективності за рахунок автоматичної системи пробудження. Коли кришка закрита, всі електронні компоненти відключені, за винятком датчика і мікроконтролера, що стежить за станом виходу сенсора. Для таких додатків був розроблений вимикач DRV5032 з датчиком Холла і ультрамалих споживанням.
Зараз автомобілі, як ніколи раніше, насичені електронними компонентами, через що виникає необхідність у використанні інтелектуальних систем управління живленням. Щоб не розряджати акумулятор при вимкненому двигуні, кожен електронний блок управління (ЕБУ, Electronic Control Unit, ECU) повинен споживати не більше 100 мкА. Очевидно, що енергію акумулятора необхідно економити і раціонально використовувати. Домогтися цього можна за рахунок датчиків, які будуть автоматично включати харчування інших частин схеми. Багато системи припускають активізацію, коли відбуваються різні події, наприклад, при відкриванні дверей, при повороті рульового колеса, при натисканні педалей, при посадці водія на сидінні або відкритті «бардачка». Один з методів виявлення цих подій полягає в використанні малопотребляющіх датчиків Холла.
Медичні пігулки-модулі з вбудованими відеокамерами - це нове неинвазивное рішення для виконання ендоскопії стравоходу. Так як малі розміри і гладка форма є для таких пристроїв ключовими, то на їх поверхні немає можливості розмістити будь-якої вимикач. Проте, стоїть завдання економити енергію вбудованої акумуляторної батареї. У підсумку необхідно включати і вимикати харчування безконтактними способом. У подібних випадках оптимальним інструментом комутації стають малопотребляющіе вимикачі з датчиком Холла, наприклад, такі як DRV5012 . Для активації модуля лікаря необхідно піднести до пристрою північний полюс магніту. Для виключення використовується південний полюс магніту. Це більш просте, компактне і ефективне рішення, ніж використання бездротових радиоинтерфейсов.
Мал. 1. Датчик ваги
Мал. 2. Бездротовий датчик системи
безпеки
Для створення датчика ваги може бути використаний магніт і розташований в безпосередній близькості датчик Холла (рисунок 1). При збільшенні навантаження відстань між ними зменшується. Такий сенсор досить просто інтегрувати в крісло для виявлення сидячої людини, що забезпечує можливість побудови всіляких інтелектуальних систем.
Нові системи виявлення розтину дверей і вікон стають абсолютно бездротовими. Вони містять власну батарейку, бездротової мікроконтролер, датчик Холла і здатні працювати до 10 років від одного елемента живлення CR2032 . Прикладом реалізації таких пристроїв є схема TIDA-01066 виробництва компанії Texas Instruments (малюнок 2). Домогтися такого тривалого терміну служби від невеликої батарейки вдалося за рахунок використання вимикача DRV5032, який застосовується для виявлення розтину і пробуджує мікроконтролер CC1310 тільки при необхідності.
електричні характеристики
Вимикач DRV5032 випускається в різних виконаннях: з частотою вимірювань 5 або 20 Гц, з виходом типу відкритий стік або з повноцінною транзисторної підтяжкою (push-pull). Версії датчика з частотою вимірювань 5 Гц полягає в зменшенні енергоспоживання, але для них час поновлення сигналу на виході складає 200 мс, в той час як для другої модифікації з частотою вимірювань 20 Гц час поновлення дорівнює 50 мс. Датчики з виходом push-pull при низькому рівні вихідного сигналу споживають менше енергії в порівнянні з датчиками з відкритим стоком. Це пов'язано з тим, що датчики з відкритим стоком вимагають зовнішнього підтягує резистора, через який протікає навантаження струм, рівний відношенню VDD / RPULLUP.
Так як датчики DRV5032 мають діапазон робочих напруг 1,65 ... 5,5 В, то вони можуть безпосередньо харчуватися від літій-іонних акумуляторів 3 В, двох або трьох послідовно включених алкалінових або нікель-марганцевих батарей або від літій-полімерних акумуляторів 4 В. для оцінки терміну служби акумулятора при харчуванні датчика необхідно використовувати значення ємності в мА • год при мінімальному вихідному струмі з урахуванням втрат при саморозряд. Наприклад, для звичайної батарейки CR2032 заявлена ємність становить 210 мА • год з саморазрядом 1% в рік. Версія датчика DRV5032 з частотою вимірювань 5 Гц споживає 0,69 мкА при харчуванні 3 В. 210 мА • год / 0,00069 мА = 300000 годин або більше 26 років, навіть з урахуванням саморазряда.
У системах управління живленням цифровий вихід датчика Холла зазвичай підключається до порту вводу-виводу мікроконтролера або до входу силового ключа (рисунок 3).
Мал. 3. Типова схема включення при роботі з мікро контролером
Порт введення-виведення може бути налаштований на переривання для автоматичного спостереження за зміною стану датчика і прийняття рішення про пробудження решти схеми (рисунок 4).
Мал. 4. Типова схема включення при роботі з силовим ключем
У разі використання силового ключа розробники повинні вирішити, за якої умови слід включати харчування схеми: коли магніт перебуває близько чи далеко від сенсора. Більшість перемикачів з вбудованим датчиком Холла переводить вихід в стан з низьким рівнем, коли магніт розташовується в безпосередній близькості від сенсора. Якщо магніту поруч немає, то вихід перетворюється на стан з високим рівнем.
- Якщо потрібно включати харчування, коли магніт знаходиться поблизу датчика, то слід використовувати перемикач з активним низьким рівнем, наприклад, TPS22910A .
- Якщо потрібно включати харчування, коли магніт перебуває далеко від датчика, то слід використовувати перемикач з активним високим рівнем, наприклад, TPS22914 .
На закінчення варто відзначити, що магнітний датчик не обов'язково повинен мати малий рівень власного споживання. Домогтися мінімального середнього споживання можна за рахунок періодичної подачі керуючих сигналів на вхід дозволу роботи датчика (sleep / enable) або за рахунок включення і виключення живлення на виведенні VCC за допомогою зовнішньої схеми управління, як це описано в документі SLYY058.
Рекомендовані пристрої зі схожим функціоналом і додаткові технічні описи представлені в таблицях 1 і 2.
Таблиця 1. Рекомендовані пристрої зі схожим функціоналом
Найменування Переваги Особливість використання TPS22902 Струм споживання IQ менше 1 мкА Висока власний опір Ron, не працює з напругою живлення 5 В DRV5033 Доступно корпусне виконання TO-92 Для мінімізації споживання потрібна зовнішня схема управління періодичним включенням і вимиканням DRV5053 Аналоговий вихід Для мінімізації споживання потрібна зовнішня схема управління періодичним включенням і вимиканням
Таблиця 2. Додаткова технічна документація
Найменування Технічні можливості SBOA162 Вимірювання струму для виявлення аварійних ситуацій SBOA168 Контроль струму для виявлення безлічі аварійних ситуацій різного рівня
Групи товарів: датчики
Про компанію Texas Instruments
В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown. (Як відомо, Burr-Brown увійшла до складу TI так само, як і компанії Unitrode, Power Trend і Klixon). З цього часу компанія КОМПЕЛ отримала доступ до постачання всієї номенклатури вироблених компанією TI компонентів, технологій та налагоджувальних засобів, а також ... читати далі