Tecnologia dei sensori magnetici – Electronics-Today

2022-11-03 15:50:26 By : Mr. Garfield Zhao

Nell'ultimo decennio, la tecnologia dei sensori magnetici è diventata onnipresente e ha attirato molta attenzione.I sensori magnetici sono stati integrati in molti campi diversi dall'industria e dall'automazione, come il monitoraggio delle funzioni dei veicoli, l'assistenza sanitaria, l'agricoltura e il monitoraggio ambientale.Nei trasporti, la tecnologia dei sensori supporta la progettazione e lo sviluppo di un'ampia gamma di applicazioni per il controllo della propulsione, la sicurezza e l'intrattenimento.Sensori e attuatori, come il sensore di pressione dei pneumatici e i sistemi di visione posteriore, sono diventati obbligatori in alcuni paesi, essendo inclusi nella produzione di veicoli e nell'implementazione di sistemi di trasporto intelligenti.Facoltativamente, i produttori installano altri sensori per monitorare le prestazioni e le condizioni del veicolo, fornendo ai conducenti maggiore assistenza ed efficienza.Attualmente, il numero medio di sensori in un veicolo è di circa 60-100, ma man mano che i veicoli diventano "più intelligenti", il numero di sensori per veicolo aumenta.A seconda del posizionamento e dell'applicazione, i sensori in un veicolo sono di diverse categorie: sensori per il controllo della propulsione, sensori per la diagnostica, sensori per la sicurezza, sensori per il comfort e sensori per il monitoraggio ambientale.I principali campi di applicazione e driver di mercato di TDK per i sensori magneticiTDK si rivolge ai mercati automobilistico, industriale e della tecnologia dell'informazione e della comunicazione (IT&C) / Internet delle cose (IoT) con i suoi sensori magnetici.L'attenzione si è costantemente concentrata sul settore automobilistico, dove le tendenze globali richiedono più sensori e prestazioni più elevate.Questi includono la guida autonoma, in cui la domanda di sensori è in aumento poiché i criteri di sicurezza si spostano dai sistemi fail-safe ai sistemi fail-safe e richiedono una maggiore ridondanza dei sensori.Nell'elettrificazione delle automobili, il motore elettrico crea ulteriore richiesta di sensori, in particolare per il rilevamento della corrente e la gestione termica.In termini di riduzione delle emissioni di CO2, l'aumento della domanda di efficienza energetica e la riduzione delle emissioni di CO2 richiede soluzioni di sensori ottimizzate, soprattutto nel gruppo propulsore per un'aspirazione precisa, sovralimentazione, ricircolo dei gas di scarico e spreco minimo.Inoltre, il mercato industriale offre un grande potenziale aggiuntivo, soprattutto nei settori della domotica e dell'Industria 4.0.Infine, la copertura del mercato IT&T e IoT è in rapida espansione per TDK, soprattutto a causa del basso consumo energetico e delle elevate prestazioni dei sensori TMR.TDK HAL188y – Sensori di Hall lineari programmabili • Uscita lineare proporzionale al campo magnetico • Elaborazione digitale del segnale • Compensazione della temperatura su chip • Funzione diagnostica fuori limite • Compensazione offset attivaI sensori magnetici sono stati storicamente dominati dalla tecnologia dell'effetto Hall, che si è evoluta nel tempo, ma dalle tecnologie magnetoresistive (xMR), vale a dire magnetoresistivo anisotropico (AMR), magnetoresistivo gigante (GMR) e, più recentemente, magnetoresistivo a tunnel (TMR).Sensori per autoveicoli TDK TDK offre sensori angolari della serie TAS con alta efficienza, elevata precisione e stabilità per la misurazione dell'angolo in applicazioni automobilistiche come angoli di sterzata, posizione del pedale e apertura dell'acceleratore e motori brushless.Questi sensori applicano la tecnologia TMR (tunnel magnetoresistenza) e sono conformi al documento AEC-Q100 (AEC – Automotive Electronics Council)TDK supporta lo sviluppo dei prodotti richiesti dal mercato attraverso innovazioni costanti basate sul portafoglio prodotti e soluzioni di un'ampia gamma di sensori e sistemi di sensori che coprono argomenti in domini vitali: stato di un oggetto, ambiente e movimento.Sensori magnetici per il controllo di un veicolo Lo stato di un veicolo viene monitorato rilevando 4 categorie di parametri: Posizionamento, Angolo, Corrente, Coppia meccanica.Posizionamento: sensori lineari Hall, sensori angolari TMR.Angolo: sensori angolari TMR, sensori angolari diretti.TDK offre sensori TMR e ad effetto Hall per la misurazione dell'angolo.Sensori angolari magnetici della serie TDK TAS I sensori angolari magnetici della serie TDK TAS incorporano la tecnologia TMR ad alta precisione utilizzata per rilevare i record magnetici nelle unità HDD.Fornisce un segnale di alto livello, elevata precisione e stabilità, con un basso deterioramento dell'invecchiamento.I sensori angolari della serie TAS sono disponibili con uscita differenziale 1,5Vp-p / 3Vp-p @ 5V e precisione angolare di ± 0,6º / ± 0,8º.Hanno stabilità alle basse temperature, basso consumo energetico e possono rilevare angoli da 0° a 360°.I sensori angolari TAS sono ideali per varie applicazioni, tra cui posizione del pedale, motori brushless e applicazioni con requisiti di angolo di sterzata.Applicazioni: • Angoli di sterzata;• Posizione del pedale;• Apertura della valvola a farfalla;• Motori brushless;• Motori tergicristallo.I sensori angolari TMR sono sensori multi-range, ad alta precisione e ad alta stabilità che applicano la tecnologia TMR (Tunnel Magneto Resistance), che ha mostrato risultati eccellenti in testine magnetiche HDD di piccole dimensioni.Magneti TDK per sensori angolari TMR I magneti TDK per sensori angolari basati sulla magnetoresistenza a tunnel (TMR) distribuiscono un campo magnetico per ridurre gli errori angolari.I magneti forniscono un'elevata affidabilità e una magnetizzazione sufficiente per ridurre al minimo l'errore angolare.I magneti per i sensori angolari TMR hanno un'elevata robustezza all'ambiente nell'area tra il magnete e il sensore angolare TMR.Le applicazioni tipiche includono sensori angolari EPS, sistema di controllo motorino tergicristallo e un sensore angolare automobilistico.Sensori Hall ad angolo diretto, utilizzano la tecnologia 3D HAL con piastre Hall verticali aggiuntive per consentire la misurazione dei componenti del campo magnetico in 3 direzioni nel piano del chip.Questi sensori forniscono un segnale di uscita proporzionale alle informazioni sull'angolo e sulla posizione.Il sensore Hall lineare non ha uno stato di commutazione discreto perché fornisce un segnale proporzionale all'intensità del campo magnetico.Questo segnale di uscita può essere fornito come una tensione di uscita analogica, un segnale a modulazione di larghezza di impulso (PWM) o anche come un moderno protocollo bus (SENT).Sono disponibili diversi incapsulamenti: SMD con terminali, configurazione a chip singolo o doppio, con o senza condensatori integrati.I sensori Hall lineari di TDK-Micronas sono progettati per applicazioni industriali e automobilistiche in ambienti difficili.Dettagli: https://www.tdk.com/tech-mag/front_line/007Sensori di corrente alternata con fascette per il montaggio del cavo, sensori di corrente magnetici.TDK sfrutta i suoi punti di forza come primo produttore al mondo ad offrire prodotti magnetici in ferrite per prestazioni ottimali del prodotto.Il sensore AC clamp-on è stato sviluppato per sfruttare al meglio le caratteristiche della ferrite.Per espandere il mercato dei sistemi di gestione dell'energia all'interno dello standard Industry 4.0, TDK ha creato una gamma di sensori di corrente alternata compatibili con i requisiti per misurare correnti elevate, da 30A a 600A.Questi prodotti sono morsetti one-touch per un facile fissaggio alle apparecchiature elettriche esistenti.Un esempio è il CUR 423x − sensore di campo magnetico sensibile ad asse singolo senza contatto per misure di corrente CC e CA isolate galvanicamente.La tecnologia di rilevamento della resistenza magnetica a tunnel (TMR) consente una misurazione della corrente ad alta sensibilità e alta precisione in nuove applicazioni come i sistemi di monitoraggio della batteria di veicoli ibridi ed elettrici (xEV).I sensori CUR 423x misurano il campo magnetico, galvanicamente isolato, su un singolo asse, generato da corrente continua e alternata in applicazioni automobilistiche e industriali.Il sensore CUR 423x consente misurazioni di corrente con elevata sensibilità e precisione in applicazioni ad alta potenza.I circuiti di alimentazione e di rilevamento galvanicamente isolati rappresentano un vantaggio nei sistemi di monitoraggio della batteria ad alta tensione dei veicoli ibridi ed elettrici (xEV).https://www.micronas.tdk.com/en/products/current-sensing/cur-423xFamiglia di sensori HAL® 37xy I sensori HAL® 37xy di Micronas sono la seconda generazione di sensori angolari che utilizzano la tecnologia 3D HAL brevettata da Micronas.La tecnologia 3D HAL offre prestazioni migliorate con il 30% in meno di errore angolare rispetto alla prima generazione.Questa tecnologia funziona anche con campi magnetici fino a ± 20mT.I sensori possono misurare le componenti BX, BY e BZ del campo magnetico per abilitare una serie di applicazioni di rilevamento della posizione.L'elaborazione del segnale su chip calcola l'angolo tra due componenti del campo magnetico e converte questo valore in un segnale di uscita.I sensori HAL 37xy hanno eccellenti prestazioni di deriva nell'intervallo di temperatura specificato, fornendo una nuova classe di precisione per misurazioni angolari o lineari e presentano una caratteristica lineare programmabile per linearizzare il segnale di uscita.Le principali caratteristiche possono essere adattate al circuito magnetico programmando la memoria non volatile.I sensori contengono anche funzioni diagnostiche di bordo che migliorano il rilevamento in condizioni di sicurezza.La serie HAL 37xy è progettata per applicazioni automobilistiche e industriali.L'intervallo di temperatura di giunzione va da -40°C a 170°C.I sensori HAR 37xy sono la versione dual-die della famiglia HAL 37xy.Sono disponibili in pacchetti SOIC8 come HAL 37xy.Ciascun sensore fornisce una vera ridondanza, costituita da due chip indipendenti impilati in un unico pacchetto.L'architettura impilata assicura che entrambi i chip rilevino la stessa posizione del campo magnetico, generando uscite di misura sincrone.Il funzionamento con campi magnetici fino a ± 20 mT è possibile grazie alla tecnologia migliorata.HAL 3715 e HAL 372x forniscono un segnale di uscita analogico lineare e proporzionale con rilevamento integrato della rottura del filo, operando con resistori pull-up o pull-down.HAL 373x ha uscita digitale come PWM e SENT SAEJ2716 rev.2010. Il formato dell'uscita digitale è programmabile.https://ro.mouser.com/new/micronas/micronas-HAL-37xy-sensors/Coppia meccanica: interruttore Hall.Un sensore del tipo a interruttore Hall misura l'intensità del campo magnetico e lo confronta con un livello di soglia fisso predefinito o programmabile nel sensore.Se questo valore viene superato (livello di commutazione), lo stato di commutazione sull'uscita del sensore cambia.Famiglia HAL 39xy − sensori di posizione Hall 3D programmabili • 4 tipi di misura: posizione lineare, angolo di rotazione 180° o 360°, campo magnetico 3D sugli assi x, yez • Compensa un campo magnetico accidentale.TDK-Micronas offre 2 famiglie di interruttori Hall, entrambi dotati di piastra Hall con compensazione della temperatura e compensazione dell'offset attiva.L'HAL 1002 ha livelli di commutazione programmabili e comportamento di commutazione programmabile modulando la tensione di alimentazione.Le tolleranze di posizionamento del sensore, del magnete e della meccanica possono essere compensate per l'assemblaggio finale.La compensazione della temperatura del sensore Hall Switch può essere adattata a tutti i comuni materiali magnetici.Ciò consente il funzionamento nell'intero intervallo di temperatura con livelli di commutazione costanti.L'HAL 1002 è progettato per l'uso in ambienti industriali e automobilistici difficili.HAL 15xy è una famiglia di interruttori Hall ASIL ready appositamente progettati per applicazioni con requisiti di sicurezza critici.I dispositivi HAL 15xy sono disponibili nella versione a 3 fili con uscita open-drain protetta da cortocircuito e nella versione a 2 fili.La famiglia HAL 15xy è disponibile nei più piccoli contenitori SOT23 e TO92UA e offre un basso consumo energetico, tempi di risposta rapidi e speciali caratteristiche di sicurezza come un esclusivo autotest all'accensione.Con diverse versioni a livello di interruttore, la famiglia di interruttori HAL 15xy serve un'ampia varietà di applicazioni automobilistiche e industriali in condizioni di temperatura estremamente rigide.I sensori TMR di TDK sono un nuovo tipo di sensori magnetici che utilizzano un elemento TMR, che riproduce una testina magnetica HDD altamente sensibile.Dagli anni '80, è stato promosso un miglioramento significativo della densità di registrazione degli HDD man mano che si sono evoluti in elementi AMR ( magnetoresistenza anisotropica ), GMR ( magnetoresistenza gigante ) e TMR ( magnetoresistenza a tunnel ).Un elemento TMR è un film sottile con una struttura in cui uno strato barriera di un sottile isolante di 1 ... 2 nm è inserito tra due strati ferromagnetici (strato libero / strato fisso, strato pin).La direzione di magnetizzazione dello strato pin è fissa e la direzione di magnetizzazione dello strato libero cambia in base alla direzione del campo magnetico esterno.La resistenza elettrica dell'elemento TMR cambia con questo cambiamento nello strato libero.Principio TMR: quando le direzioni di magnetizzazione dello strato libero e dello strato pin sono parallele, la resistenza diventa piccola e scorre una grande corrente.Quando le direzioni di magnetizzazione dello strato libero e dello strato pin sono antiparallele, la resistenza diventa alta e scorre solo una piccola corrente.https://product.tdk.com/en/products/magnet/pdf/tmr-magnet_en.pdfL'uscita di un sensore TMR è 20 volte quella di un sensore AMR e 6 volte quella di un sensore GMR.https://product.tdk.com/info/en/products/sensor/angle/tmr_angle/technote/tpo/index.htmlSensori da un unico fornitore con ampia competenza: prodotti TDK commercializzati con i marchi TDK, EPCOS, InvenSense, Micronas, Tronics e TDK-Lambda.Autore: Constantin Savu Direttore Generale – Ecas ElectroSULL'AUTORE Sig.Constantin Savu è un ingegnere elettronico con oltre 30 anni di esperienza nel campo dei componenti elettronici e nella loro selezione per le applicazioni.Essendo un buon conoscitore della componentistica e della tecnologia di fabbricazione di moduli elettronici con applicazioni in campo industriale e commerciale, coordina direttamente la produzione presso la società di profili Felix Electronic Services.ECAS Electro assicura la fornitura dei prodotti TDK.Dettagli tecnici Ing. Emil Floroiu |emil@floroiu.ro birou.vanzari@ecas.roL'indirizzo email non verrà pubblicato.I campi richiesti sono contrassegnati *Salva il mio nome, e-mail e sito Web in questo browser per la prossima volta che commento.