ZHCABH1 January 2022 DRV5021 , DRV5021-Q1 , DRV5023 , DRV5023-Q1 , DRV5032 , DRV5033 , DRV5033-Q1 , TMAG5123 , TMAG5123-Q1 , TMAG5124 , TMAG5124-Q1 , TMAG5131-Q1 , TMAG5231 , TMAG5328
2.2 磁性實(shí)現(xiàn)
在選擇開關(guān)的樣式或機(jī)械實(shí)施后，應(yīng)考慮如何將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)利用的電信號?；魻栃?yīng)傳感器，特別是霍爾效應(yīng)開關(guān)是一種理想的選擇。圖 2-3 說明了全極霍爾效應(yīng)開關(guān)的基本操作。該圖表明，霍爾效應(yīng)開關(guān)有高電平和低電平兩種狀態(tài)，當(dāng)感應(yīng)的磁場振幅超過 BOP 閾值時，典型的霍爾效應(yīng)開關(guān)置為低電平，當(dāng)振幅低于 BRP 閾值時，霍爾效應(yīng)開關(guān)重新置為高電平。我們可以概括為，當(dāng)磁體接近霍爾效應(yīng)開關(guān)時，開關(guān)將觸發(fā)為低電平，當(dāng)離開霍爾效應(yīng)開關(guān)時，開關(guān)將觸發(fā)為高電平。然而，這些觸發(fā)器觸發(fā)的距離在很大程度上取決于磁體規(guī)格、霍爾效應(yīng)開關(guān)規(guī)格、開關(guān)方向、磁體方向以及磁體和霍爾效應(yīng)開關(guān)之間的位移距離。
圖 2-3 全極行為如前所述，器件方向非常重要。雖然有 TMAG5170 和 TMAG5273 等 3D 霍爾效應(yīng)傳感器，但霍爾效應(yīng)開關(guān)仍然無法感應(yīng)到所有方向上的磁場，而且并非所有霍爾效應(yīng)開關(guān)都能感應(yīng)到同一方向上的磁場。圖 2-4 顯示了霍爾效應(yīng)開關(guān)如何感應(yīng)磁場的一些示例。左側(cè)的示例顯示的是典型表面貼裝 SOT-23 霍爾效應(yīng)傳感器（比如 TMAG5231），它可以感應(yīng) z 方向上的磁場。中間的示例顯示了另一個 SOT-23（比如 TMAG5123），它可以感應(yīng) x 或 y 方向上與封裝并列的磁場。最后，右側(cè)的示例是典型的穿孔 TO-92（比如 DRV5032AJLPG），它可以感應(yīng) x 或 y 方向上的磁場。
為了更好地了解相對磁體方向和位移如何影響傳感器檢測，應(yīng)檢查圖 2-5 中塊狀磁體的 B 場。在此圖中，推導(dǎo)出了一些有用的整體概念。點(diǎn) 1 和點(diǎn) 2 分別對應(yīng)從磁體表面輻射的磁場的出口點(diǎn)和入口點(diǎn)。由于磁場在 xy 平面上能夠從任意角度進(jìn)入，因此這些點(diǎn)具有強(qiáng)磁場，完全位于 z 軸上。當(dāng)從我們看到的點(diǎn)移開時，磁場開始從北級環(huán)繞到南極。因此，隨著磁場方向變化，我們可以預(yù)測，只有一小部分磁場位于 z 方向上，而且由于磁力線不在其他位置匯合，因此總磁場將小于點(diǎn) 1 和點(diǎn) 2 的磁場。而且，磁通自北向南移動的路徑越長，抵御磁通輻射的磁阻就越大，磁場也越弱（通過更細(xì)的磁力線來表示）。在基本了解了磁體磁場圖形以及在各個位置中相對磁場強(qiáng)度后，可以對磁體和傳感器在翹板開關(guān)內(nèi)的方向做出一些合理的判斷。
有了對霍爾效應(yīng)感應(yīng)方向和磁體的磁場特性的基本了解，現(xiàn)在可以制定各種通用方法來實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。最終目標(biāo)是通過以下步驟將機(jī)械操作轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)響應(yīng)。將機(jī)械操作轉(zhuǎn)換為由霍爾效應(yīng)開關(guān)感應(yīng)的磁場變化。然后，霍爾效應(yīng)開關(guān)將此磁信號轉(zhuǎn)換為電信號。之后，來自霍爾效應(yīng)開關(guān)輸出的電信號促使通過傳動器或微控制器做出一些反應(yīng)。
圖 2-6 和圖 2-7 中的一個關(guān)鍵細(xì)節(jié)是只使用了一個傳感器。查看典型霍爾效應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)表時，我們會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)器件都只有一個輸出。這個典型的器件輸出可能是單極的，只能檢測偏離器件的強(qiáng)磁場，也可能是全極的，無法區(qū)分偏離器件或朝向器件的強(qiáng)磁場。盡管存在這種典型行為，德州儀器 (TI) 還提供 DRV5032DU，它有兩個單極輸出，可檢測相反極性的振幅，如圖 2-9 所示。這是唯一一個適用于這些配置的器件。
圖 2-9 兩個單極行為由于選項(xiàng) 1 和選項(xiàng) 2 可能需要更多機(jī)械設(shè)計迭代，并且僅適用于一個不符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的器件，因此我們繼續(xù)討論圖 2-8 中的方法。雖然可以使用典型的 TO-92 選項(xiàng)，但此設(shè)計使用 SOT-23，它可以感應(yīng) z 軸上的磁場，通常位于封裝和 PCB 頂部。