Ваш город: Москва
+7 (495) 221-78-04
+7 (812) 327-327-1
Терраэлектроника

Фокус от Crocus: магнитные датчики с потреблением от 250нА

Современные магнитные датчики превосходят традиционные механические герконы по быстродействию, надежности, стоимости и, к тому же, отличаются меньшими габаритными размерами. Интерес к ним постоянно растет. По этой причине в последнее время все чаще появляются сообщения о выпуске новых сенсоров подобного типа. Некоторые производители ориентируются на промышленные приложения, например, Texas Instruments выпускает датчики DRV50xx с широким диапазоном напряжений питания до 38 В. Другие компании видят больше перспектив в коммерческом сегменте и малопотребляющих устройствах для Интернета вещей (IoT). В частности компания Crocus Technology предлагает серию датчиков CT51x, которые могут применяться в системах с самыми жесткими ограничениями по уровню потребления.

CT51x – магнитные датчики с ультранизким потреблением от Crocus Technology

Рис. 1. CT51x – магнитные датчики с ультранизким потреблением от Crocus Technology

Герконы – это коммутирующие устройства, у которых замыкание и размыкание контактов происходит под действием магнитного поля. В самом простом случае геркон представляет собой пару нормально разомкнутых подвижных ферромагнитных электродов, помещенных в стеклянную колбу (рис. 2). Существуют и другие типы герконов (нормально-замкнутые, нормально-разомкнутые, с переключающими контактами).

Структура простейшего геркона

Рис. 2. Структура простейшего геркона

При отсутствии внешнего магнитного поля электрический контакт между электродами геркона отсутствует. С ростом магнитного поля магнитодвижущая сила возрастает. В определенный момент она преодолевает сопротивление сил упругости подвижных контактов, после чего  электроды замыкаются (рис. 3).

Срабатывание геркона под действием магнитного поля

Рис. 3. Срабатывание геркона под действием магнитного поля

Казалось бы, такая система является достаточно простой, надежной и проверенной временем, однако у нее есть недостатки. Во-первых, несмотря на простоту и надежность, классический геркон является механическим компонентом, у которого есть ограничение по числу срабатываний. Это связно с различными факторами (снижение упругости контактов, механическое разрушение контактов и т. д.). Во-вторых, наличие стекла в конструкции – уязвимое место для геркона, так как этот материал является достаточно хрупким. В-третьих, скорость включения и выключения геркона ограничена. В-четвертых, габариты такой конструкции по определению не могут быть скромными. В-пятых, цена геркона оказывается значительной. Все это подталкивает разработчиков электроники к переходу от классических герконов к полупроводниковым датчикам магнитного поля (рис. 4).

Замена герконов на полупроводниковые магнитные датчики

Рис. 4. Замена герконов на полупроводниковые магнитные датчики

С точки зрения удобства эксплуатации полупроводниковые сенсоры оказываются такими же простыми, как и классические герконы. Магнит может располагаться достаточно свободно относительно датчика (рис. 5). Вместе с тем, ключевые различия спрятаны внутри сенсоров.

CT51x допускает поворот магнита на 360 градусов

Рис. 5. CT51x допускает поворот магнита на 360 градусов

Обычный геркон имеет два устойчивых состояния: замкнутое и разомкнутое. В магнитных датчиках от Crocus Technology чувствительный элемент представляет собой не выключатель, а переменный резистор MLU (Magnetic Logic Unit) (рис. 6). В случае однополярного сенсора при отсутствии внешнего поля сопротивление резистора велико и составляет примерно 20 кОм. При увеличении магнитной индукции (свыше 3 мТл) сопротивление резистора скачком уменьшается до 10 кОм. Если начать уменьшать индукцию, то переключение в высокоомное состояние произойдет не при 3 мТл, а примерно при 1,5 мТл.

Отличие чувствительных элементов в реальном герконе и в CT51x

Рис. 6. Отличие чувствительных элементов в реальном герконе и в CT51x

Таким образом, датчик имеет две важные особенности. Во-первых, переключения происходят с гистерезисом, что очень важно для получения высокой помехозащищенности и защиты от ложных срабатываний при механическом дребезге. Во-вторых, несмотря на наличие двух устойчивых состояний, MLU не является «по-настоящему» цифровым, так как высокое сопротивление 10 кОм не позволяет добиваться логических уровней напряжения на выходе датчика (при прямом подключении, как на рис. 6). Поэтому существует два варианта  преобразования сигнала: использовать АЦП или нормировать его с помощью компаратора.

Однако для пользователей датчиков CT51x задача существенно упрощается, так как в микросхеме кроме MLU интегрирован компаратор и управляющая логика. Благодаря компаратору на выходе датчика присутствует «по-настоящему» цифровой сигнал (рис. 7).

Выходная характеристика магнитных датчиков CT51x

Рис. 7. Выходная характеристика магнитных датчиков CT51x

CT51x — семейство магнитных датчиков с ультранизким потреблением. В настоящий момент семейство объединяет полтора десятка представителей (рис. 8):

  • с частотой выборки 10/ 800/ 3000 Гц;
  • с цифровым выходом или выходом типа открытый сток;
  • с двумя корпусными исполнениями SOT-23 и TO-92 (рис. 8).

Корпусные исполнения магнитных датчиков CT51x

Рис. 8. Корпусные исполнения магнитных датчиков CT51x

Магнитные датчики CT51x от Crocus Technology, свободны от недостатков, характерных для традиционных механических герконов, и имеют следующие преимущества:

  • высокая чувствительность;
  • высокая надежность и отсутствие подвижных частей;
  • минимальное потребление;
  • высокая скорость работы;
  • два типа выходного сигнала (цифровой или открытый сток);
  • разумная стоимость.

Разумеется, большая часть из перечисленных достоинств относится ко всем бесконтактным датчикам, однако сенсоры CT51x ориентированы в первую очередь для работы в составе устройств с жесткими ограничениями по уровню потребления. По данному параметру датчики CT51x обходят своих конкурентов. Например, среднее потребление CT511VA составляет всего 250 нА (рис. 9).

Типовой средний ток потребления магнитных датчиков CT51xVA составляет около 250 нА

Рис. 9. Типовой средний ток потребления магнитных датчиков CT51xVA составляет около 250 нА

Для сравнения: промышленные датчики DRV5013 от Texas Instruments имеют среднее потребление порядка 2 мА, что в 8000 раз больше, чем у CT511VA. Малоптребляющие сенсоры DRV5032 отличаются током питания до 20 мкА, что в по-прежнему в 80 раз больше, чем у продуктов от Crocus Technology.

Есть две основных причины столь низкого потребления. Во-первых, микросхемы CT51xVA построены на базе фирменного экономичного магнитного сенсора. Во-вторых, минимизация потребления осуществляется с помощью интеллектуальной системы питания (рис. 10). Дело в том, что микросхема имеет два режима работы: активный режим и режим сна. Уровни потребления в этих режимах отличаются в сотни раз. Таким образом, чем реже датчик «просыпается», и чем меньше времени он «бодрствует», тем ниже средний ток потребления.

Структура магнитных датчиков CT51x

Рис. 10. Структура магнитных датчиков CT51x

Например, для CT511VA в режиме сна ток составляет 170 нА, а при выполнении измерений возрастает до 80 мкА. Так как большую часть времени датчик находится в режиме пониженного потребления и пробуждается редко (10 раз в секунду), то средний ток оказывается равным примерно 250 нА, что значительно меньше, чем у аналогов, производимых другими компаниями. Конечно, остальные датчики семейства CT51x имеют более высокую частоту измерений и для них уровень потребления выше.

Здесь хочется отметить, что в этой статье не ставится задача доказать, что датчики CT51x лучше, чем все существующие аналоги. Например, сенсоры DRV5013 от Texas Instruments разрабатывались для промышленных приложений и имеют гораздо более широкий диапазон питания до 38 В и высокий выходной ток. Таким образом сравнивать эти датчики не всегда возможно. Тем не менее, CT51x будут более предпочтительны для устройств с батарейным питанием и жесткими ограничениями по уровню потребления.

Семейство CT51x объединяет магнитные датчики с различными типами выхода, но схемы их включения оказываются максимально простыми (рис. 11).

Схема включения магнитных датчиков CT51x

Рис. 11. Схема включения магнитных датчиков CT51x

Магнитные датчики CT51x с ультранизким потреблением будут оптимальным выбором для целого ряда приложений с жесткими ограничениями на уровень потребления: смартфоны, планшеты, ноутбуки, системы сигнализации, датчики уровня жидкости, счетчики потребления газа/ воды и т. д.

Характеристики магнитных датчиков CT512VA-IS3:

  • тип выхода: цифровой;
  • частота выборок: 10 Гц;
  • магнитодвижущая сила срабатывания: 3 мТл;
  • магнитодвижущая сила отпускания: 1,5 мТл;
  • типовое среднее потребление: 250 нА;
  • потребление в активном режиме: 80 мкА;
  • потребление в спящем режиме: 170 нА;
  • время в активном состоянии: 80 мкс;
  • время в спящем состоянии: 80 мс;
  • максимальный выходной ток: 20 мА;
  • напряжение питания: 2,7…3,6 В;
  • диапазон рабочих температур: -40…+85°C;
  • корпус: SOT-23.

Характеристики униполярных магнитных датчиков  CT511VA-IS3:

  • тип выхода: открытый сток;
  • частота выборок: 10 Гц;
  • магнитодвижущая сила срабатывания: 3 мТл;
  • магнитодвижущая сила отпускания: 1,5 мТл;
  • типовое среднее потребление: 250 нА;
  • потребление в активном режиме: 80 мкА;
  • потребление в спящем режиме: 170 нА;
  • время в активном состоянии: 80 мкс;
  • время в спящем состоянии: 80 мс;
  • максимальный выходной ток: 20 мА;
  • напряжение питания: 2,7…3,6 В;
  • диапазон рабочих температур: -40…+85°C;
  • корпус: SOT-23.

О компании:

Crocus Technology – компания-разработчик и производитель магнитных датчиков и магнитной памяти. Продукты компании построены на базе запатентованной технологии Magnetic Logic Unit™ (MLU).


Производитель: Crocus Technology International Corp.
CT512VA-IS3 CT512VA-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Push- Pull Switch, 10 Hz, SOT-23 По запросу
CT512VB-IS3 CT512VB-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Push- Pull Switch, 800 Hz, SOT-23 По запросу
CT512VC-IS3 CT512VC-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Push- Pull Switch, 3 KHz, SOT-23 По запросу
CT512VA-IT3 CT512VA-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic c switch with digital push-pull, 10 Hz, TO-92 Package По запросу
CT512VB-IT3 CT512VB-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic switch with digital push-pull, 800 Hz, TO-92 Package По запросу
CT512VC-IT3 CT512VC-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic switch with digital push-pull, 3 KHz, TO-92 Package По запросу
CT511VA-IS3 CT511VA-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Open Drain Switch, 10 Hz, SOT-23 По запросу
CT511VB-IS3 CT511VB-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Open Drain Switch, 800 Hz, SOT-23 По запросу
CT511VC-IS3 CT511VC-IS3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Магнитные датчики для монтажа на плате TMR Digital Open Drain Switch, 3 KHz, SOT-23 По запросу
CT511VA-IT3 CT511VA-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic c switch with digital push-pull, 10 Hz, TO-92 Package По запросу
CT511VB-IT3 CT511VB-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic switch with digital push-pull, 800 Hz, TO-92 Package По запросу
CT511VC-IT3 CT511VC-IT3 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Unipolar magnetic switch with digital push-pull, 3 KHz, TO-92 Package По запросу
Версия для печати версия для печати

Заметили ошибку в работе сайта?
Скажите нам об этом