傳感器面面觀：干簧管與霍爾效應(yīng)傳感器
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幾年前自從介紹了霍爾效應(yīng)傳感器以來，它奪得了設(shè)計師的設(shè)計想象力，一般認(rèn)為固態(tài)器件比機(jī)械電子器件更為可靠。然而，當(dāng)比較干簧管傳感器技術(shù)與霍爾傳感器技術(shù)時，可觀察到一些值得注意的優(yōu)點(diǎn)。
干簧管傳感器技術(shù)
在干簧管傳感器中關(guān)鍵的元件是簧片開關(guān)，它是由Western Electric公司在1940年發(fā)明的。其它主要元件是開或關(guān)的彈性簧片及磁鐵或電磁鐵。
經(jīng)過了60年，干簧管開關(guān)得到了一些改進(jìn)，使得更可靠，在改進(jìn)質(zhì)量的同時又降低了成本。由于這些引人注目的改進(jìn)，干簧管開關(guān)在某些要求質(zhì)量、可靠性及安全為至上的苛刻應(yīng)用中成為設(shè)計的選擇。
干簧管傳感器的質(zhì)量及可靠性最引人注目的應(yīng)用是于自動測試設(shè)備(ATE)。在這種設(shè)備中技術(shù)是一流的。干簧開關(guān)被用于干簧繼電器，它應(yīng)用于IC、ASIC、硅片的測試設(shè)備中及印制板測試設(shè)備中，作為開關(guān)。在這些應(yīng)用中，一個測試系統(tǒng)中干簧管繼電器就可能達(dá)到2萬個。
一個繼電器的故障率制定為50ppm至，因此為滿足這個要求，干簧繼電器的質(zhì)量水平要比50ppm的要求好得多。至今，還沒有聽到過有一個機(jī)電器件有這樣的質(zhì)量水平。相似地，它同樣也適用于一些半導(dǎo)體器件。
一旦除了初始工作的質(zhì)量測試以外，干簧管繼電器需要在它的壽命內(nèi)很好地執(zhí)行工作。在這一點(diǎn)上它們已經(jīng)證實了勝過所有其它開關(guān)器件。這是因為在很多情況下，ATE一天工作24小時，一周工作7天，它所占的費(fèi)用是最主要的。因此干簧繼電器的工作壽命需要上百萬次。
另一個有利于干簧管繼電器的例子是它用作氣襄傳感器，在這個系統(tǒng)中它通過了在嚴(yán)酷的安全應(yīng)用中的時間測試。干簧管傳感器是廣泛地用于很多要求高的汽車安全設(shè)備(例如敏感剎車液的高度)，在很多醫(yī)療儀器上的應(yīng)用，這包括燒灼設(shè)備，起博器等醫(yī)療電子設(shè)備等，在這些設(shè)備中，干簧管繼電器隔離了小的漏電流。
干簧管傳感器與霍爾效應(yīng)傳感器的比較
在干簧管和霍爾效應(yīng)兩種傳感器的技術(shù)上，其尺寸都在縮小。然而，當(dāng)干簧管傳感器與霍爾效應(yīng)傳感器相比較時(見附表)，可以看到干簧管的一些優(yōu)點(diǎn)：
1、 霍爾效應(yīng)器件一般價格低，但需要加上昂貴的電源電路供電，其輸出信號也是那么低，通常也要加放大電路?？梢哉J(rèn)為其最后結(jié)果是霍爾效應(yīng)傳感器比干簧管傳感器更貴。
2、 干簧管開關(guān)從輸入到輸出有優(yōu)良的絕緣及開關(guān)的絕緣電阻達(dá)10 Ω。其結(jié)果是漏電流為10 A的水平。在醫(yī)療電子設(shè)備中插入人體的探針或起博器，對這些設(shè)備要求不能有任何漏電流接近心臟，這一點(diǎn)是十分重要的，微安或亞微安電流能改變心臟關(guān)鍵的電的能動性。
3、 干簧傳感器是密封的，因此它能幾乎工作于任何環(huán)境(如對溫度無影響)。
4、 干簧開關(guān)的觸頭在導(dǎo)通時有極低的導(dǎo)通電阻，典型值低到50mΩ,而霍爾效應(yīng)傳感器可能有上百歐姆。
5、 干簧傳感器能直接開關(guān)信號范圍從幾納伏到千伏，電流從飛安到安，頻率從直流到6GHz?；魻栃?yīng)器件輸出范圍是很受限制的。
6、 干簧傳感器提供磁靈敏度有一個較大的范圍。
7、 干簧傳感器對ESD是不敏感的，而ESD常可能損壞霍爾效應(yīng)傳感器。
8、 干簧管傳感器能經(jīng)受很高的電壓(最小的額定值是1000V)。霍爾效應(yīng)器件需外部電路其額定值到100V。
9、 干簧管傳感器能經(jīng)受3英尺跌落的典型試驗，該跌落試驗與霍爾效應(yīng)傳感器是相似的。
10、 因為干簧管傳感器無磨損元件，低級負(fù)載(在10mA時低于5V及更低)工作可達(dá)百萬次。這相當(dāng)于半導(dǎo)體微細(xì)加工器件的數(shù)字。
11、 干簧管傳感器對溫度環(huán)境沒有影響，典型的工作溫度范圍從-50℃到+150℃，無特別附加條件、限制或費(fèi)用。霍爾效應(yīng)傳感器工作溫度范圍有限制。
干簧管產(chǎn)品有很多很好的應(yīng)用。某些干簧管繼電器工廠在設(shè)計苛刻應(yīng)用上是極好的，在質(zhì)量、可靠性及安全性上是一流的。
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