技術的進步使磁傳感器比以往任何時候都更小、更低功耗和更靈敏。由于這些進步，在設計需要位置開關的新系統時，應該考慮磁阻 （MR） 傳感器，它始終比霍爾效應和簧片開關具有顯著優勢。
MR 傳感器是固態開關，沒有用于操作開關的機械部件。它們本質上是全極的，當磁鐵的北極或南極的磁場在感應范圍內時它們就會啟動。MR 器件的感應方向位于 IC 的平行平面內，這與感應垂直于 IC 的磁場的霍爾傳感器不同（圖 1）。當磁場從傳感器移除時，開關關閉。此外，MR 傳感器對磁場比霍爾效應敏感得多，并且可以提供更大的靈活性，并且在應用中需要成本更低的磁體。
圖 1：霍爾傳感器對垂直于其身體的磁場做出響應，而 MR 設備對施加在與傳感器平行的方向上的磁場做出響應。
電路設計的進步現在允許磁傳感器使用比以往低得多的功率。大多數磁傳感器制造商提供的傳感器僅使用微安電源電流為傳感器供電。隨著這項技術的不斷發展，越來越多的設計工程師正在轉向使用低功耗傳感器來替代電池供電應用中的機械開關。
霍尼韋爾最近推出了新的磁阻傳感器 IC Nanopower 系列，其中包括兩個傳感器SM351LT和SM353LT，它們在 1.8 V DC下分別僅消耗 360 nA 和 310 nA 。這些傳感器采用微型 SOT-23 封裝（圖 2），工作溫度為 -40°C 至 85°C，是大多數電池供電應用的理想開關。
圖 2：Honeywell 的磁阻傳感器 IC、Nanopower 系列采用 SOT-23 封裝。
霍尼韋爾毫微功率 MR 傳感器 IC 優于霍爾效應
與現有的霍爾傳感器相比，霍尼韋爾的新型 MR 傳感器 IC、Nanopower 系列提供了一些獨特的特性，這些特性轉化為幾個實際優勢，包括更低的功耗、更低的系統成本、更高的設計靈活性、簡化的安裝以及更少的系統設計變化。
這些新傳感器的典型電流為 310 nA 和 360 nA，其功耗僅為當今可用的最高效霍爾效應器件的1/16 。對于許多電池供電的設備，功率預算很嚴格，每納安都計算在內，這可以讓設計工程師節省電池壽命，或者在其應用中使用額外的低功耗技術來實現相同的功率預算。
為了滿足這些嚴格的要求，當今的許多應用都采用了一種設計，該設計通過利用外部時鐘和電路來打開和關閉系統，從而使通過系統的平均電流降至 500 nA 以下，從而對磁傳感器進行電源循環。霍尼韋爾的新型 MR 傳感器 IC、Nanopower 系列利用時鐘在內部循環供電（圖 3），因此可以簡化應用設計。
圖 3：霍尼韋爾 SM351LT MR 傳感器的電氣框圖，該傳感器利用時鐘在內部循環供電。
制造商還可以通過在傳感器的兩個或多個特性之間做出小的權衡來微調他們的設計，以更接近特定應用的要求。這些權衡通常可以在關鍵能力方面產生顯著的收益，而對另一個參數的犧牲相對較小。最常見的權衡之一涉及平衡靈敏度與功耗。例如，霍尼韋爾的 SM351LT 專為需要超高磁靈敏度（典型操作為 7 高斯 （G），最大操作為 11 G）和極低電流消耗（典型為 360 nA）的應用而設計。對于需要稍低磁靈敏度才能激活的應用（典型值為 14 G，最大值為 20 G），SM353LT 可提供更低的電流消耗（典型值為 310 nA）。
除了節能外，傳感器的 CMOS 輸出電路無需外部上拉電阻。MR 傳感器還消除了用于過濾霍爾效應器件常用的斬波電路產生的電噪聲所需的分立元件。消除這些分立元件可減少傳感器組件的物理尺寸，使其更易于在空間受限的應用中使用。制造商還將了解減少的組件數量如何產生更簡單的組裝過程、更高的可靠性和更低的整體解決方案成本。
作為 MR 設備，這些新傳感器還提供比霍爾效應設備更高的靈敏度。事實上，在 7 G 和 14 G 的典型值下，與當今市場上的霍爾傳感器相比，這些傳感器可以以高達兩倍或更多的距離感應相同的磁體目標。通過允許設計人員在其系統中使用更小的磁體，甚至是由不同材料制成的磁體，這直接轉化為系統成本。由于全球供應短缺，稀土磁鐵價格正以極高的速度上漲，這一點在今天更為重要。
這些 MR 設備提供的高靈敏度還可以為設計提供更大的靈活性。使用更高靈敏度的 MR 傳感器將允許磁性目標和傳感器之間有更大的氣隙。這在許多電路板空間有限或傳感器的理想位置需要距離目標不止幾毫米的應用中非常有用。
MR 設備的全極性特性還可以實現更簡化的安裝和更少的制造步驟，這可能會導致應用質量問題。與單極霍爾傳感器不同，MR 傳感器使用磁體的任一極進行驅動，這意味著在安裝傳感器之前確定磁性目標的正確極的步驟是不必要的。反過來，這應該會減少由于磁鐵在應用中的錯位而導致的問題，并減少制造過程中的步驟。
系統設計的變化始終是設計工程師關心的問題，并且將其最小化始終是最重要的。在設計帶有磁傳感器的系統時，設計人員必須考慮磁體強度的變化、制造過程中傳感器和磁體的位置以及傳感器本身的靈敏度變化。將這些中的每一個都最小化可以實現更嚴格的規范并降低應用程序的整體風險。與其他最高為 ±15 G 的高靈敏度霍爾效應傳感器相比，霍尼韋爾的新型磁阻傳感器 IC、Nanopower 系列有助于解決這一問題。SM351LT 的典型值為 7 G（最小 ± 4 G/最大），而 SM353LT 的典型值為 14 G（-8 G 最小值，+6 G 最大值）。
霍尼韋爾磁阻傳感器 IC，納米功率系列優于簧片開關
霍尼韋爾的 SM351LT MR 傳感器 IC 毫微功率系列也應考慮用于電池供電的應用，在這些應用中，由于低功率或高靈敏度需求，通常只使用簧片開關。在這兩種技術之間進行選擇時，重要的是要注意 MR 傳感器 IC 的獨特特性，Nanopower 系列如何解決與磁簧開關技術相關的許多問題，包括破損、可靠性、耐用性和尺寸，同時保持具有競爭力的價格使用非常少的功率的權衡。
簧片開關由一對可磁化的柔性金屬簧片組成，通常封裝在玻璃膠囊中。繼電器充當常開開關，可以通過磁場關閉，因此不使用電源來操作。此外，高靈敏度簧片開關可以達到高達 10 安培匝數 （AT），當磁鐵的兩個磁極都直接位于開關上方時，這相當于大約 10 G。這種高靈敏度，再加上無需電源來驅動開關，使其能夠在水表和安全系統等具有高靈敏度需求的電池應用中非常出色地工作。
另一方面，在安裝過程中彎曲引線或由于劇烈沖擊和振動導致的斷裂是這些磁性開關的常見問題。10 AT 簧片開關對于它們的應用來說也可能相對較大，并且作為機械開關，它們會隨著時間的推移而磨損。
Nanopower 系列 SM351LT MR 傳感器 IC 旨在為設計工程師在電池供電應用中提供舌簧開關的替代方案。7 G 典型值和 11 G 最大靈敏度使其能夠在相同距離處感應磁性目標，甚至比最好的簧片開關還要好。此外，為傳感器供電所需的 360 nA 典型電源設計用于即使是對功率最敏感的電池供電應用，包括水表和燃氣表。
除了高靈敏度和毫微功耗功能外，霍尼韋爾的 SM351LT MR 傳感器 IC 毫微功耗系列還是一款固態開關。這意味著沒有機械部件，傳感器永遠不會磨損。行業標準的 SOT-23 塑料成型封裝也比簧片開關中的玻璃封裝更小、更耐用。這創造了構建更小的產品的能力，允許在安裝過程中減少破損，并且可以指望在沖擊和振動應用中正常工作。
潛在的納米功率 MR 傳感器應用示例
MR 傳感器的優勢使它們能夠快速取代簧片開關和霍爾效應器件的一些應用包括：
燃氣表、水表和電表（防篡改開關）：傳感器通過外部大磁鐵檢測是否存在施加到公用事業表的磁場，以嘗試減慢或停止計表功能。高靈敏度可擴展范圍，而低工作功率可延長電池壽命。
燃氣表和水表（計數）：用作流量檢測的計數裝置。納米功率允許較長的電池壽命，通常預計為七到十年或更長時間。
安全傳感器的門窗位置：檢測門窗是否打開或關閉，并將信號發送到無線模塊，無線模塊將信號傳輸到中央控制單元進行處理。
商業建筑感煙探測器：本案例中，傳感器 作為測試開關，確保商業建筑感煙探測器的備用電池處于工作狀態。需要高靈敏度來確保工作人員有一個良好的感應區域來測試系統，而不會出現錯誤的故障。
消費品和白色家電：用于感應冰箱、微波爐、洗衣機、烘干機、自潔式烤箱和其他需要位置傳感器進行蓋/門關閉檢測的電器的門/蓋關閉。MR 傳感器的緊湊尺寸和高靈敏度在定位和安裝方面提供了更大的靈活性，從而實現了更具創造性、更具成本效益的設計。
醫療系統： MR傳感器的高靈敏度和超低功耗適用于電池供電的醫療設備，例如輸液泵的藥筒檢測。小尺寸有助于設計人員實現現代醫療設備所需的緊湊外形。
手持和移動設備： MR 傳感器的超低功耗特性和小尺寸使其適用于電池供電的消費電子應用，這些應用使用蓋子檢測使產品休眠以節省電力。
總結/結論
無論是改進現有設計，還是利用其獨特的功能來創建以前不可能的新型產品，MR 傳感器使設計人員擺脫了與早期機械簧片開關和霍爾效應器件相關的限制。它們為工業、醫療和消費應用提供了具有成本效益的解決方案，這些應用已經改變了許多產品的設計和制造方式。
MR 傳感器的緊湊尺寸和高靈敏度為必須將這些傳感器集成到他們創建的產品中的設計人員開辟了新的自由度。設計人員可以利用 MR 傳感器的高靈敏度來利用更小、更便宜的磁體，或者通過使用更大的氣隙來增加設計靈活性。得益于固態設計、小尺寸和耐用的塑料模制封裝，設計人員可以利用更廣泛的 MR 傳感器定位選項，同時提高包含它們的產品的耐用性和可制造性。
霍尼韋爾的新型磁阻傳感器 IC，Nanopower 系列是遙感設備和其他電池供電應用的游戲規則改變者，它可以顯著提高工作壽命。這些傳感器測得的平均電流消耗低于 500 nA，使設計人員能夠創建新類別的電池供電產品，這些產品在其他位置傳感技術中是不實用的。
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