AMRセンサ (磁気スイッチ) の基礎知識
概要
AMRセンサは、特定方向からの磁界の強さに応じて磁気抵抗値が変化することを利用したセンサです。磁石と併用します。
AMR: Anisotropic Magneto Resistance
感度やサイズのラインアップが幅広いため、用途に応じて最適な製品をお選びいただけます。
- 磁界検知方向により、2つのタイプの製品があります。
水平磁界検知タイプ AS-Mシリーズ
垂直磁界検知タイプ AS-Vシリーズ
- パッケージやサンプリング周期 (低消費電流、高速なサンプリング、常時駆動) のバリエーションが豊富です。
- 感度規格の狭い高精度タイプもあります。
磁石のN極とS極が逆転しても、センサ動作は変わりません。
水平磁界検知タイプは、以下の特長があります。
- ホールICに比べて感度エリアを広く取れるため、
- 磁石とセンサの配置がよりフレキシブルです。
- 筺体や実装時の取り付け誤差を吸収できます。
- リードスイッチのような機構部品ではないため、小型かつ高い信頼性を確保しています。
垂直磁界検知タイプは、ホールICからの置き換えが可能です。
初期評価のためのサンプル磁石、サンプル基板を準備しております。
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用途例
非接触スイッチとして、モバイル機器などの用途に最適です。
開閉検知
- 携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラなど
- 冷蔵庫や洗濯機などの各種家電
- ドア防犯装置などのセキュリティー機器
給湯器などの流量検知 (羽根の回転検出)
パルスエンコーダー (リングマグネットの検出)
パルスエンコーダー
磁気センサ2個とリング型磁石
センサ2個を45度傾けて搭載し、磁石を回転させると、2個のセンサが位相差を検知し、回転と方向の両方が検知できます。
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動作原理
基本特性
- AMR素子の素材は、Ni、Feなどを合金化した強磁性金属です。
- プラス側、マイナス側で対称の特性となるため、磁石のNとSが逆転しても同じ動作をします。
水平磁界検知タイプにおける動作イメージ
センサ内ブロック図
- 磁気ブロックは、AMR素子とその出力信号をデジタル信号に変換するICを1パッケージ化しています。
- 入力端子 (VDD) 、GND端子 (VSS) 、出力端子 (VOUT) の3端子構成です。
- 消費電流を抑えるためにサンプリング回路を搭載した構成としています。
チャタリング防止
- チャタリング防止のために、動作磁界にヒステリシスを持たせています。
(チャタリング: リレーやスイッチの接点が切り替わった際に、微細で非常に速い機械的振動によって電気信号が断続を繰り返す現象のことであり、電子回路の誤動作の一因となります)
- 磁石がセンサに近づき、磁界がMOPを越えるとVOUTはHからLへ変化します。
- 磁石がセンサから遠ざかり、磁界がMRPより低くなるとVOUTはLからHへ変化します。
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水平磁界検知タイプAS-Mシリーズの特長
ホールICとの違い
| |
AMRセンサ
(水平磁界検知タイプ) |
ホールIC |
| 検知方法 |
磁気抵抗効果 |
ホール効果 |
| センサ材料 |
NiFe合金 |
Si (安価、低感度)
InSb (高感度、ただし温度特性は不利) |
| 検知方向 |
水平磁場 |
垂直磁場 |
| 検知範囲 |
広い |
狭い |
- 下図のとおり、AMRセンサのほうが使用できる磁場の範囲が広いため、検知範囲も広いです。
- 検知範囲が広いことにより、筺体の公差や実装時の誤差を吸収できる、ホールICよりも磁石を小さく薄く設計できるなどのメリットがあります。
センサと磁場の関係
リードスイッチとの違い
水平磁界検知タイプAS-Mシリーズは、リードスイッチに比べ、以下の特長があります。
- 小型、低価格です。
- 低電圧駆動が可能です。
- 中空パッケージではないため、衝撃や落下に対して高信頼性です。
使用例
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垂直磁界検知タイプAS-Vシリーズの特長
- 内部構造の工夫により、ホールICと同じく垂直磁界を検知できます。
- ホールICからの置換えが可能です。
- 業界標準パッケージのSOT23、SON4と互換性のある2種類のパッケージがあります。
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