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淺談磁傳感器

作者: 時間:2016-12-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
人們對磁傳感器并不陌生,中國四大發(fā)明中的指南針就是最早的磁傳感器應(yīng)用之一。雖然磁傳感器有一千多年的歷史,但他的廣泛應(yīng)用卻是在二十世紀(jì)的電子時代,其中每一次革命性的發(fā)展都是被一個極具生命力的應(yīng)用所驅(qū)動的。六十年代汽車的普及和自動化,帶動了由磁傳感器作為核心的無需接觸且具有超強(qiáng)可靠性的位置控制和開關(guān)控制裝置的發(fā)展,從而使霍耳元件和感應(yīng)線圈技術(shù)制造的磁傳感器得到大規(guī)模生產(chǎn)化,提高了集成度和降低了成本。八十年代電腦開始進(jìn)入普通家庭,電腦存儲硬盤使用的讀寫磁頭是一種特殊環(huán)境下的磁傳感器,需求的增加以及對存儲密度的超高追求,使得磁頭在過去的二十年呈現(xiàn)飛速發(fā)展,也帶動了巨磁阻(GMR)和隧道磁阻(TMR)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和各種磁阻類磁傳感器的開發(fā)和大規(guī)模生產(chǎn)。

現(xiàn)在我們正處在物聯(lián)網(wǎng)時代,由智能手機(jī)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的Motion Sensor應(yīng)用正在開啟磁傳感器的又一革命。手機(jī)是個人用品,更換周期快,市場需求比以往更強(qiáng)勁。什么樣的磁傳感器技術(shù)將在這場革命中勝出呢?這是我們都很關(guān)心的問題。

首先,我們來思考一下,運(yùn)動傳感器(Motion Sensor)的應(yīng)用環(huán)境,在Motion Sensors中磁傳感器主要是用來測量在地球磁場環(huán)境下的角度,位置以及它們的變化,對磁傳感器的要求是在地球磁場的強(qiáng)度范圍內(nèi)作1%-2%的精準(zhǔn)測量。手機(jī)及其他便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品要求磁傳感器具有低功耗、低成本和微小尺寸。未來的應(yīng)用可朝縱深及橫向方向發(fā)展。縱深可以用室內(nèi)導(dǎo)航作為代表。磁傳感器必須可以測量到在地球磁場下方向一度左右的變化,才能在室內(nèi)導(dǎo)航中有實(shí)質(zhì)性的影響。因此磁場精確度需好過1毫高斯。在橫向發(fā)展上以游戲控制為代表,游戲控制需要反應(yīng)敏捷,速度需要在200赫茲(HZ)左右。

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各類磁傳感器的檢測磁場范圍

參考圖中各類磁傳感器及綜合以上考慮,上海矽??萍歼x擇各向異性磁阻技術(shù)(AMR)作為我們的物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用的突破口。選擇各向異性磁阻(AMR)技術(shù)的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn):

1. 各向異性磁阻(AMR)技術(shù)最優(yōu)良性能的磁場范圍是以地球磁場為中心,對于以地球磁場作為基本操作空間的Motion Sensor應(yīng)用來說,具有廣大的運(yùn)作空間,無需像霍耳元件那樣增加聚磁等輔助手段。

2. 各向異性磁阻(AMR)技術(shù)是唯一被驗(yàn)證,可以達(dá)到在地球磁場中測量方向精確度為一度的半導(dǎo)體工藝技術(shù)。其他可達(dá)到同樣精度技術(shù)都是無法與半導(dǎo)體集成的工藝。因此,AMR可與CMOS或MEMS集成在同一硅片上并提供足夠的精確度。

3. AMR技術(shù)只需一層磁性薄膜,工藝簡單,成本低,不需要昂貴的制造設(shè)備,具有成本優(yōu)勢。

4. AMR技術(shù)具有高頻、低噪和高信噪比特性,在能看的的各種應(yīng)用中尚無局限性。

上海矽睿科技的第一款新產(chǎn)品QMC5983是用于個人自動導(dǎo)航的三軸地磁傳感器。由AMR磁傳感器與ASIC多芯片集成模塊,包含溫度補(bǔ)償,零偏差,12位ADC、自動消磁驅(qū)動等功能,具有高分辨率,可以使指南針精度達(dá)到1-2度。QMC5983的尺寸為3.0*3.0*0.9mm3,結(jié)口為I2C 或SPI。上海矽??萍紝⒃诮衲晖瞥龈鄠鞲衅餍庐a(chǎn)品。

物聯(lián)網(wǎng)將為我們打開一個智能社會,將虛擬的電子世界和現(xiàn)實(shí)世界有機(jī)的結(jié)合起來。各種傳感器將在其中起到橋梁作用。傳感器的融合(fusion)和智能軟件是必然方向。上海矽??萍紝⑴c國內(nèi)同仁一起努力打造這片新天地。


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