趨勢三：最終產(chǎn)品的整體外形小型化

第三個趨勢與磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化有關(guān)。縮減產(chǎn)品尺寸的原因很多：為了降低成本、提升用戶體驗(yàn)、打造更時尚的外觀，這樣做通常涉及縮減磁體尺寸或使用多軸傳感器。另一種風(fēng)險(xiǎn)較小的方法是通過遷移到制造流程允許的尺寸更小、集成度更高的元件來減小電路板尺寸。為了解決這些問題，德州儀器 (TI) 提供了采用 Extra-Small Outline No-lead (X2SON) (1.1mm² x 1.4mm²) 和 Wafer Chip-Scale Packaging (WCSP) (0.8mm² x 0.8mm²) 封裝的小尺寸解決方案。在小型封裝中實(shí)現(xiàn)高集成度的一個例子是 TMAG3001，它是采用 WCSP 封裝的 3D 線性解決方案。

縮減磁體尺寸會帶來問題，因?yàn)檫@意味著磁場較弱，因此需要具有高靈敏度的磁傳感器。借助 TMAG5231 等高靈敏度解決方案，有望使用更小的磁體。或者，您可以將磁體放置在更靠近傳感器的位置，以便在沒有高靈敏度解決方案的情況下實(shí)現(xiàn)精確測量。對于較弱的磁場，具有高信噪比 (SNR) 的器件有助于確保盡可能精確的測量。DRV5055 和 TMAG5253 可以提供高達(dá) 70dB 的 SNR。

不論技術(shù)如何發(fā)展，縮小終端設(shè)備尺寸的大趨勢對任何位置傳感器都是一個挑戰(zhàn)。電感式傳感器使用金屬目標(biāo)來檢測物體的位置或存在，通過滿足數(shù)據(jù)表中規(guī)定的指南，可以實(shí)現(xiàn)與健身腕帶上側(cè)按鈕一樣小的外形尺寸。電感式傳感器的主要系統(tǒng)級要求是使感應(yīng)線圈的尺寸與目標(biāo)相同，并且位于線圈直徑的 10% 到 20% 范圍內(nèi)。趨向于縮小尺寸的應(yīng)用示例包括醫(yī)用胰島素泵、手術(shù)內(nèi)鏡工具以及工廠自動化中的氣缸。

通過減少元件數(shù)量，還可以實(shí)現(xiàn)小型化。例如，在電表（或智能電子鎖和門窗傳感器）中實(shí)現(xiàn)篡改檢測涉及使用單個 3D 線性傳感器，而非三個霍爾效應(yīng)開關(guān)或線性器件，來檢測大型外部磁體的篡改，這種篡改導(dǎo)致電表無法準(zhǔn)確測量用電量。設(shè)計(jì)人員正在使用 3D 磁傳感器通過更低功耗和可調(diào)外部磁場檢測器件（如 TMAG5273）來改進(jìn)電表設(shè)計(jì)。借助此類器件還可通過更少的元件實(shí)現(xiàn)小型化的其他優(yōu)勢，包括采用單個數(shù)字接口而非多個輸出，降低印刷電路板組裝成本以及提高磁性靈敏度的可配置性。

當(dāng)使用更少的元件來縮小系統(tǒng)尺寸時，增量和絕對編碼器設(shè)計(jì)人員面臨的一個挑戰(zhàn)是如何提高產(chǎn)品的分辨率，包括在數(shù)字或模擬輸出解決方案之間進(jìn)行選擇。增量編碼器監(jiān)控磁體的移動速度或速率以及方向。絕對編碼器可以做到這一點(diǎn)，并始終能在高分辨率下確定其確切位置。

增量編碼器設(shè)計(jì)人員使用數(shù)字輸出霍爾效應(yīng)鎖存器時，分辨率嚴(yán)格取決于系統(tǒng)中磁極的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)更高的分辨率需要更高極數(shù)的環(huán)形磁體，而隨著磁極尺寸變小，磁體產(chǎn)生的磁場本身就會變?nèi)酰仁乖O(shè)計(jì)人員將傳感器放置在更靠近磁體的位置或使用靈敏度更高的傳感器。此時，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)為使用具有雙集成鎖存器的單芯片解決方案，例如 TMAG5111。務(wù)必確保雙鎖存器解決方案具有內(nèi)置的 2D 鎖存器，這可以在監(jiān)控 3D 空間中的任何兩個軸時實(shí)現(xiàn)很大的靈活性。更高分辨率的設(shè)計(jì)需要帶有線性傳感器的絕對編碼器。具有角度測量功能的單個 3D 線性傳感器是高分辨率絕對編碼器的最終遷移步驟。請注意，此實(shí)現(xiàn)僅測量兩個軸，但大多數(shù) 3D 線性傳感器可以靈活地配置任何兩個軸。使用 3D 傳感器的一個額外好處是能夠檢測按壓功能。圖 4 展示了編碼器設(shè)計(jì)的趨勢。