ホール効果センサについて
ホール効果センサは、正確さ、整合性、信頼性の高い方法で磁界を電気信号に変換する集積回路です。ホール効果センサの主な利点は以下のとおりです。
- 精度と正確さ：高精度のラッチとスイッチは非常に厳密なスイッチング スレッショルド (最小 ±1mT) を持っています。さらに、一部の 1 軸および 3D リニア センサは、誤差が最小 2.6% という高い精度を実現しており、機械的公差としてより多くの余裕を確保できます。
- 優れた感度：一部のホール効果センサは最小 2mT の磁界を検出できるため、それほど強い磁界を発生させない小型磁石または低コスト磁石を使用できます。
- 広い帯域幅：ホール効果センサは、一般にアプリケーションの低消費電力、低サンプリング要件、広い帯域幅で高速に変化する磁界の要件を満たすよう設計されています。
- 広い電圧範囲：ホール効果センサは、1.65V～5.5V などの広い電圧範囲を実現し、低消費電力アプリケーションに使用できます。さらに、車載アプリケーションで必要とする広い電圧範囲向けに、最大 38V の製品を用意しています。
システムの利点
ホール効果センサは、バッテリ駆動の携帯用電子機器から高精度のファクトリ オートメーション システムに至るまで、さまざまな最終製品で使用できるシステム レベルの利点を提供します。このシステムの主な利点は以下のとおりです。
- リアルタイム システム監視および制御
- 磁界強度からの位置への変換
- 低コスト位置スイッチ
- 高速ロータリー エンコーダ
- フレキシブルな機械的配置
3 種類の一般的なホール効果
| リニア位置 | スイッチ | ラッチ |
 |  |  |
| 絶対位置や角度の動きを検出するために、磁束密度に比例したアナログまたはデジタル信号を出力します。 | 単純なオン / オフまたは開閉アプリケーション向けに、定義されたスレッショルドを上回る磁束密度の有無を示します。 | ロータリー エンコーダの速度と方向、モーター整流用の位置を決定します。 |
一般的なアプリケーションと使用事例
このセクションでは、ホール効果センサの一般的なアプリケーションについて説明します。それぞれの使用事例では、使用するセンサのタイプ、実装方法、推奨デバイス、および考慮すべきアプリケーション ベースの資料が詳しく説明されています。
近接検出 スイッチは、システムの所定の 2 つの機械的位置のどちらであるかを読み取ります。以下の図は、3 つの一般的な方法とそれぞれのセンサに関連する磁気の動きを示します。方法には、ヘッドオン、オーバーヘッド スライドバイ、水平インプレーンがあります。リニア センサも使用され、物体が近接しているかどうかだけでなく、近接の程度のデータも提供できます。
使用事例：押しボタン、スライド スイッチ、ふたの開閉検出、トリガー 推奨デバイス：TMAG5231、DRV5032、TMAG5328 その他のリソース：『TI のホール効果センサを使用したシングル / マルチ ポジション スイッチの設計』アプリケーション ノート、『ホール効果センサを使用する 2 状態セレクタ』アプリケーション ブリーフ、 テキサス・インスツルメンツ プレシジョン ラボのビデオ『ヘッドオン アプリケーションの紹介』 | スライドバイの変位 線形デバイスは、固有のゼロ磁界のポイントと、移動に対する線形磁界応答の範囲を持つ定義されたパス (直線、円弧など) の絶対移動距離を決定します。複数のセンサの間隔を線形領域が重複しないように均等に調整することで、移動距離の範囲を拡大することができます。
使用事例：画像安定化、プランジャ位置制御、高分解能ダイヤル セレクタ 推奨デバイス：DRV5055、DRV5057、TMAG5170、TMAG5170D、TMAG5273、TMAG5173-Q1 その他のリソース：『リニア ホール効果センサによるトラッキング スライドバイ変位』アプリケーション ブリーフおよび『リニア ホール効果センサ アレイ設計』アプリケーション ノート。 | ||||||||||
インクリメンタル ロータリー エンコーダ 角度や直線移動距離の速度と方向が、2 つのラッチで簡単に決定できます (以下の図の左側にある小型形状のリードなし (X2SON) パッケージ)。また、多極磁気製品ではステップの分解能も定義されます。一定の速度では、磁気信号は本質的に正弦波で、磁気的に位相差があります。デュアル ラッチ デバイスを使用すると、磁石と比較して柔軟に配置できるので、直交符号化を簡単に実現できます。
使用事例：ノブ、サーモスタット、家電用のダイヤル、洗濯機のドラム 推奨デバイス：DRV5013、TMAG5110、TMAG5111 その他のリソース：『インクリメンタル ロータリー エンコーダ』アプリケーション ブリーフ | BLDC モーター整流 このアプリケーションでは、3 つのラッチを使用して速度、方向、位置を検出します。ステータのコイルに流れる電流を正確に同期させ、ロータの永久磁石が常に変化するそれぞれの極に引き寄せられたり、反発したりして、最終的にモーターを回転させるトルクが発生します。
使用事例：BLDC モーター その他のリソース：『ホール効果センサを使用するブラシレス DC モーター整流』アプリケーション ブリーフ |
3D 絶対位置 3D リニア センサは複数の軸を測定して絶対位置を効果的に計算する機能を搭載しており、移動距離の任意のパスの位置と移動の検出が可能です。
3D リニア センサ用環状モジュール アタッチメント 使用事例：ジョイスティック、リニア モーター位置 推奨デバイス：TMAG5170、TMAG5170D、TMAG5273、TMAG5173-Q1 その他のリソース：『絶対位置センサによる 3D モーションの測定』アプリケーション ブリーフ | 角度の測定 (1 軸) 回転絶対位置は、互いに 90° の位相差のある 2 つの磁界コンポーネントを測定し、この情報を逆正接関数「atan(B1/B2)」で使用して角度を計算し、決定します。このタスクには、次の図に示すように、2 つの異なるパッケージ タイプの 2 つのリニア センサが必要です。
使用事例：ドローンおよびモバイル家電製品で使用されるジンバル その他のリソース：『ホール効果センサを使用する回転運動用の絶対角度測定』アプリケーション ブリーフ | ||
角度測定 (3D) 3D リニア センサは、単独で 2 つの磁界を同時に監視できますが、磁石に関連した機械的配置のフレキシビリティが向上しています (次の図を参照)。
使用事例：高分解能のノブとダイヤル、ロボット システムのホイール 推奨デバイス：TMAG5170、TMAG5170D、TMAG5273、TMAG5173-Q1 その他のリソース：『多軸リニア ホール効果センサによる角度測定』アプリケーション レポート | センサ モジュール モジュールには、エンドオブラインの移動距離 (スイッチ付きを使用)、ロータリー エンコーダ (ラッチ付きを使用)、リニア変位 (1 軸リニアを使用)、角度測定 (3D リニアを使用) などのさまざまな機能を測定するための多くのフォーム ファクタが用意されています。テキサス・インスツルメンツのホール効果センサのポートフォリオでは、多くのセンサ モジュールのニーズに対応した多様な製品を提供しています。
使用事例：リモート センシング モジュール、リミット スイッチ、リニア変位センサ、ロータリー エンコーダ、角度センサ 推奨デバイス：TMAG5170、TMAG5170D、TMAG5273、TMAG5173-Q1、TMAG5124、TMAG5231、TMAG5111 その他の資料：テキサス・インスツルメンツの次のホール効果位置センサの全製品ラインアップを参照してください。磁気センサ。 |
その他資料
- ホール効果センサのデータシートでデータをより適切に使用する方法の詳細については、アプリケーション レポート『ホール効果センサのデータシートの理解と適用』をご覧ください。
- リニア センサの基礎情報については、『リニア ホール効果センサの角度測定理論、実装、および較正』アプリケーション ノートを参照してください。
- 磁気センサに関する包括的な テキサス・インスツルメンツのプレシジョン ラボ カリキュラムをご確認ください。
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