家電製品向けの 3 ポジション・センシング・ソリューション

可動部品を採用したコンシューマ製品は、単なる機械製品から、IC (集積回路) を使用した電子制御を採用した電気機械製品へと変化してきました。このような進化の 1 つの例は、洗濯機が、パドル型のスティックとしてささやかに始まったことです。このスティックは、川の岩の上に置かれた衣服の汚れを叩き出しました。当時、洗濯機はスティックから、バスタブやウォッシュボードへと移行し、さらにはリンガーを追加して、バスタブとリンガーをモーターに搭載し、最終的には現在の製品に類似した 1947 年の自動洗濯機へと移行しました。

現在の家電製品は、さまざまな種類のセンサを使用して、液面、ノブ・セレクタ、温度などを測定しています。1990 年にマイクロコントローラ (MCU) が導入された結果、家電製品からセンサ情報を収集し、この新しいデータ・セットに基づいて、情報に基づいた決定を下すことが可能になりました。たとえば、スピン・サイクル中に振動によって洗濯機のドラムの片側に衣服が移動する場合、高速な回転に進む前に、MCU は衣服が均等に分散されるまで、振動動作中にゆっくりとドラムを回転させます。これにより、洗濯機やその周囲への損傷を防止できます。

この資料では、機能、信頼性、精度、およびシステムの柔軟性を向上させるホール効果および誘導性位置センサによって実現される、3 つのセンシングの革新について説明します。

センシング・ソリューション番号 1 - 配置の柔軟性を高めたロータリー・エンコーディング

洗濯機と乾燥機では、ロータリー・エンコーディングによって、回転するドラムの速度と方向が決まります。この情報は、MCU がさまざまな洗浄モードとスピン・サイクルを管理するために不可欠です。真の 2D ラッチを統合した単一のデバイスでロータリー・エンコーディングを実装すると、2 つのホール効果ラッチを搭載したセンサに比べて、センサ配置のフレキシビリティが向上します。2D ラッチには 3 つの感度軸すべてを監視する機能があり、設計者は磁石の向きに応じて必要な 2 つの方向感度を持つ特定のデバイスを選択できます。この機能がないと、システム設計で 2 つの個別のセンサが課題になります。場合によっては、1 つのセンサを一方向に、もう一方のセンサを別の方向に向けなければならないからです。

ロータリー・エンコーディングは新しいものではありませんが、IC を最も利便性の高い場所に配置できるという利点は、多くのデュアル・ラッチ、ホール効果センサにはありません。さらに、2D ラッチをオンボードに搭載しているため、図 1 に示すように、リング磁石の極幅をさらに柔軟に調整できます。デジタル直交シグネチャを簡単かつ柔軟に提供するために設計された TMAG5110 および TMAG5111 デュアル 2D ラッチをご覧ください。

図 1 リング磁石と各種センサ配置を使用したロータリー・エンコーディング

センシング・ソリューション番号 2 - タッチ・ボタン、力検出機能付き

当然ながら、家電製品はそれほどクリーンではない環境でも動作します。密閉されたタッチ・ボタンは、食品の漏出 (ガステーブル) やグリースの蓄積 (レンジフード) が発生しやすい環境に最適な設計です。センサ・コイルから金属タッチ・ボタンまでの距離を間接的かつ非常に正確に測定する誘導技術は、この使用事例に最適な選択肢です。金属の固体シートを使用してタッチ・ボタンを作成し、外部環境をセンサから絶縁できるからです。この技術は、マイクロメートル・レンジのターゲットを測定するために固有の能力を備えているため、非常に正確な力検出が可能で、単純なオン / オフ以外にボタン機能を追加することもできます。図 2 に、誘導性テクノロジーを実装してシームレスなインターフェイスを作成する方法を示します。

図 2 タッチ・ボタン向け誘導性センシング・テクノロジー

誘導性センシング・テクノロジー (LDC3114) の特長：

• 過酷な外部環境からの完全な分離
• 高い信頼性を実現する非接触型センシング
• 性能に影響を与えない、油、グリース、水に対する不浸透性
• ユーザーが手袋を着用している場合でも、一貫した機能を提供
• センサが摩耗、偶発的な損傷、環境の変化に自動的に対応するため、長寿命
• 複数のタッチ・ボタンにステンレス・スチールのシートを使用できる能力
• フォース・タッチの実装による、追加のタッチ・ボタン機能