Датчики магнитного поля IDSEN для измерения перемещения, скорости вращения и угла поворота

29 октября

Олег Пушкарев (КОМПЭЛ)

КОМПЭЛ представляет компанию Shanghai Indasen Microelectronics Co., Ltd. (IDSEN) – производителя датчиков магнитного поля, положения/скорости и тока, который был основан в 2021 году в Шанхае. Продукция компании выпускается на производственных мощностях TSMC. IDSEN специализируется исключительно на датчиках магнитного поля на основе эффекта Холла, а также AMR- и TMR-технологий. Рассмотрим некоторые из них.

Цифровые датчики магнитного поля на эффекте Холла для промышленных приложений

Эти простейшие устройства изменяют напряжение на своем выходе, когда магнитное поле достигает порогового значения. Они предназначены для использования в промышленных условиях и способны работать в диапазоне питающего напряжения 3…90 В и при температуре -40…150°C (в зависимости от серии). Датчики имеют выход типа «открытый исток» и доступны в вариантах с разной чувствительностью. К этой категории относятся модели ID8181, ID8161, ID8115, ID8113, ID8061 и ID8013 в корпусах TO-92S, SOT89-3L, SOT23-3L.

Линейные датчики магнитного поля на основе эффекте Холла

Серия ID861x представляет собой компактные универсальные линейные датчики Холла, уровень выходного сигнала которых пропорционален напряженности магнитного поля (рисунок 1). Когда ID861X находится в условиях нулевого магнитного поля, его выходное напряжение составляет половину напряжения питания. Если к поверхности этого датчика приложено магнитное поле S-полюса, выходное напряжение будет линейно увеличиваться с ростом напряженности магнитного поля. И наоборот, при приложении магнитного поля N-полюса выходное напряжение будет линейно уменьшаться с усилением магнитного поля.

Интегральная схема ID861X отличается низким уровнем шума на выходе, что устраняет необходимость во внешней фильтрации. Она также включает в себя тонкопленочные резисторы для повышения температурной стабильности и точности. Датчик работает от напряжения 3,5…10,5 В в диапазоне температур -40…125°C.

Рис. 1. Выходной сигнал линейного датчика магнитного поля ID861X

Микропотребляющие цифровые датчики магнитного поля

ID1385 – это высокоинтегрированный всеполярный магнитный датчик, сочетающий в себе магнитный датчик AMR (анизотропное магниторезистивное сопротивление) и высокоточную схему обработки КМОП-сигнала в сверхкомпактном корпусе (рисунок 2). Он обладает высокой чувствительностью и стабильными температурными параметрами, характерными для технологии AMR, а также широким диапазоном рабочего напряжения (2,0…5,5 В) и потреблением тока на уровне микроампер. Это позволяет использовать данное устройство в различной портативной электронике и системах с питанием от батарей.

Всеполярный магнитный переключатель устраняет необходимость различать северный и южный полюса магнита, значительно упрощая требования к установке и эксплуатации. Благодаря быстрому отклику технологии AMR этот переключатель может достигать частоты срабатывания до 1 кГц, сочетая высокую частоту, малое энергопотребление, компактные размеры и высокие показатели температурных характеристик.

Схема обработки КМОП-сигнала обеспечивает точно управляемую схему компенсации напряжения смещения BOP/BRP и двухтактный выход, обеспечивая промышленный диапазон рабочих температур (-40…125°C). ID1385 доступен в корпусах TO-92S и SOT23-3L для различных вариантов применения.

Для тех задач, где не требуется быстрая реакция, например, в датчиках открытия окон и дверей, можно применить малопотребляющий датчик на эффекте Холла ID8208 с током потребления всего 1,1 мкА или ID8233 с током потребления 0,6…0,9 мкА.

Рис. 2. Микропотребляющие датчики серии ID1385

Датчики угла поворота высокой точности

Угловой энкодер ID6671 с разрешением 12 бит представляет собой датчик углового положения (вращения) магнита (до 55 000 об/мин) (рисунок 3). Он построен на базе КМОП-датчиков Холла и преобразует изменяющееся магнитное поле в выходные синусоидальные и косинусоидальные напряжения постоянной амплитуды, которые можно использовать для вычисления угла.

В этой серии датчиков доступен режим инкрементального выхода ABZ, что делает микросхему подходящей для замены различных оптических энкодеров. Максимальное разрешение составляет 4096 шагов или 1024 импульса на оборот. Абсолютное угловое положение также отображается в виде 12-битного ШИМ-выхода или абсолютного цифрового значения через интерфейс SPI.

Рис. 3. Расположение магнита относительно датчика ID6671

Линейка датчиков углового положения включает в себя также микросхемы ID6681 (14 бит), ID6685 (21 бит) и другие.

Датчики тока на эффекте Холла

Модель ID8653 в корпусе SOP8 позволяет измерять постоянный и переменный токи в пределах 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50 и 60 A (в зависимости от наименования чипа). Благодаря высоким показателям таких параметров, как точность, линейность и температурная стабильность он широко применим в промышленных, бытовых и телекоммуникационных устройствах.

ID8653 объединяет в себе высокоточную малошумящую линейную схему Холла и низкоомный первичный токопровод (рисунок 4). Сверхмалое сопротивление проводника 0,5 мОм минимизирует потери мощности и тепловыделение. Внутренняя изоляция устройства обеспечивает ее напряжение в 3,75 кВ между первичной и вторичной цепями. В датчике используется технология температурной компенсации линейного датчика Холла, что обеспечивает высокую температурную стабильность.

Встроенная дифференциальная схема подавления синфазного сигнала в ID8653 гарантирует, что выходной сигнал микросхемы не будет подвержен влиянию внешних магнитных помех. Кроме того, встроенная схема динамического подавления смещения гарантирует, что чувствительность микросхемы не будет зависеть от внешнего давления и механических напряжений в корпусе.

Рис. 4. Рекомендованная схема включения ID8653

Датчик выпускается в корпусе SOP8, имеет диапазон рабочих температур -40…125°C и соответствует нормам RoHS.

Датчики скорости вращения зубчатых колес

ID8817 – это самонастраивающийся цифровой датчик положения зуба шестерни, предназначенный для использования в системах измерения положения распределительного вала автомобиля, а также в других системах измерения скорости (рисунок 5). Он предназначен для использования с магнитом смещения, обращенным южным полюсом к обратной (немаркированной) стороне микросхемы. Устройство имеет выход с открытым коллектором, защищенный от короткого замыкания.

ID8817 это сложная микросхема, включающая в себя 10-разрядный АЦП и логику, действующую как схема цифровой выборки и хранения. Отдельный 4-разрядный АЦП обеспечивает фиксированный гистерезис. Магнит смещения может быть в диапазоне -30…400 мТл.

Рис. 5. Принцип работы датчика скорости ID8817

Датчики магнитного поля и тока IDSEN могут применяться в устройствах промышленной автоматизации, системах охраны, механических органах управления, счетчиках энергии и устройствах контроля электропитания. Благодаря стандартному расположению выводов их можно использовать в качестве полной замены продукции других производителей.