低功耗磁性感测器是如何兼顾省电和强固性？

水下马达驱动案例探究
说了这么多关于MPOS的理论与操作，它们在严苛环境中实际运作的可靠性如何？

为了回答这个问题，笔者利用奥地利微电子的AS5055A标准型MPOS设计了一个简单的水下马达驱动应用。该元件会产生数位输出，虽然无法立刻在示波器上看到，但是能显示在图形使用者介面(GUI)中。

AS5055A被安装在标准型转接板上，它的电源及输出接脚和电线连接。整个电路板以DIY商店中常见的现成橡胶涂料涂覆(图2)。

图2　经过防护涂布的AS5055A位置感测器转接板。

准备完成后，将一个简单型直流(DC)马达和这个夹具连接，与马达底端连接的一个直径6mm的磁铁，要位于转接板上的AS5055A晶片的正上方(图3)。

图3　安装在马达上的磁铁，位于AS5055A磁性位置感测器的正上方。

组装完成后，接着安装背衬板并浸于2.5公分深的水中(图4)。将电力传送给马达及转接板电路，就可从图5的GUI中看到来自AS5055A的感测输出结果：由于连接AS5055A的介面是数位的，所以只会显示即时的截图。MPOS如预期地动作，GUI显示的是被撷取到的角位移测量值。

图4　AS5055A转接板完全浸没在水中。

图5　来自浸于水中的AS5055A输出数值

使用相同的涂布及沉浸方式，一个类似的测试输出也显示在示波器的显示萤幕上(图6)。这个三角波形显示这个磁铁持续进行360°旋转。在0°时，来自MPOS的类比输出电压为最小；在360°时为最大。这两个测试显示，该解决方案能可靠地运作。

图6　在示波器上显示AS5055A的输出讯号

这种防护涂布能提供硬化MPOS的效果，使其能在严苛环境中运作。有趣的是，它的影响就如一些外来物，例如灰尘、油脂或污垢的污染作用一样。这样的硬化处理会让电位器或光学编码器完全失效，但MPOS的功能丝毫不会被影响。

低功率MPOS打开应用新领域
该如何使用这个新一代的低功率MPOS呢？电位器的接触点以及光学编码器的光学系统很容易因表面受损或变脏而影响到功能正常运作，磁性解决方案则不会受到这些因素影响。MPOS的功用是感测磁铁的旋转运动，而这个磁铁和感测器之间隔着1.5~3mm的空隙，没有接触点和移动部件，所以不会发生机械式耗损，也不会有灰尘、油脂或液体进入旋转机构及弄脏光学码转盘(Optical Code Wheel)的情况发生。整体来说，在污染较为严重的环境下，以MPOS取代电位器或光学编码器，是较为可靠的选择。

非接触式感测方法的另一个好处是本质安全(Intrinsic Safety)。本质安全是一种防护技术，藉由限制可用来点火的能量，确保电子设备在危险区域的安全运作。由于是采用无摩擦式设计，所以非接触式解决方案原本就不会有火花产生，可轻松实现符合本质安全需求的电路。

对于水下石油勘探和开采领域的电子设备制造商而言，低功耗运作也大有益处。在深水石油和天然气设施中，远端遥控和本质安全的感测器是必要的。在这样的应用中，低功耗以及不受高压及浸没于石油环境影响的磁性位置感测技术，有相当显着的优势。

在远端或电池供电的设备，以及像是本质安全电路此类系统中，低功耗操作是基本要求，若还必需不受压力、液体、尘土或脏污的影响，则类似的位置感测器，如电位器及光学编码器，在没有复杂及昂贵的屏遮和防护的情况下，都是不适用的。

因此，能提供可选择支援低功率模式的新一代磁性位置感测器，将可让工程计师得以开发出精确、稳固的位置感测系统，同时满足极低功耗的系统要求。

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