在固態(tài)磁阻傳感器發(fā)展之前，磁力動(dòng)作的磁簧開(kāi)關(guān)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了數(shù)十年之久，為位置傳感提供了久經(jīng)考驗(yàn)且價(jià)格便宜的解決方案。隨著霍爾效應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，霍爾效應(yīng)傳感器開(kāi)始在一些電池供電的應(yīng)用中取代磁簧開(kāi)關(guān)，如手機(jī)、筆記本、消費(fèi)電子和白色家電。

盡管霍爾效應(yīng)傳感器已經(jīng)成功用于一些低功耗應(yīng)用領(lǐng)域，但目前在許多應(yīng)用中它還不能取代磁簧開(kāi)關(guān)，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鞲衅鞲哽`敏度和超低功耗的要求。

對(duì)于尋找磁簧開(kāi)關(guān)替代方案以減小開(kāi)關(guān)尺寸、提高開(kāi)關(guān)質(zhì)量和耐用性、并最大限度延長(zhǎng)電池壽命的設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，新型隧道磁阻技術(shù)能夠?yàn)樗麄兲峁┪布?jí)（uA）的開(kāi)關(guān)功耗，同時(shí)還具有高靈敏度的特性，且性?xún)r(jià)比優(yōu)于磁簧開(kāi)關(guān)。

一、干簧管

干簧管（ReedSwitch）也稱(chēng)舌簧管或磁簧開(kāi)關(guān)，是一種磁敏的特殊開(kāi)關(guān)，1936年由貝爾電話(huà)實(shí)驗(yàn)室的沃爾特.埃爾伍德（Walter B. Ellwood）發(fā)明，他本人已于1940年在美國(guó)申請(qǐng)了專(zhuān)利。此后的幾十年時(shí)間里，干簧管被工業(yè)界廣泛應(yīng)用，逐漸成為一種高性?xún)r(jià)比的磁力位置開(kāi)關(guān)傳感器。

干簧管通常有兩個(gè)軟磁性材料做成的、無(wú)磁時(shí)斷開(kāi)的金屬簧片觸點(diǎn)（有的還有第三個(gè)作為常閉觸點(diǎn)的簧片），這些簧片觸點(diǎn)被封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端部重疊，并留有一定間隙或相互接觸以構(gòu)成開(kāi)關(guān)的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。

由于金屬簧片觸點(diǎn)被密封在玻璃管內(nèi)，所以不受外界環(huán)境的影響，工作非常穩(wěn)定；惰性貴金屬觸點(diǎn)的熔點(diǎn)高，能減少電弧放電對(duì)觸點(diǎn)表面的損耗，所以能維持較長(zhǎng)時(shí)間的工作壽命；利用永久磁鐵能容易地控制簧片開(kāi)關(guān)，是一種高性能低價(jià)格的理想電子零部件。

干簧管幾個(gè)重要的基本特性參數(shù)為：

-吸合值（Pull-in Value，簡(jiǎn)稱(chēng)PI值，單位是AT）：這是是干簧管最重要的工作特性，它是線(xiàn)圈工作所必需的工作電流與線(xiàn)圈圈數(shù)的乘積，它表示干簧管的靈敏度，PI值越低意味著干簧管的靈敏度越高。

-開(kāi)斷值（Drop-out Value，簡(jiǎn)稱(chēng)DO值)：它是當(dāng)觸點(diǎn)釋放時(shí)流過(guò)線(xiàn)圈的電流與線(xiàn)圈圈數(shù)的乘積，DO值是和PI值相關(guān)聯(lián)的重要參數(shù)。

-工作壽命：要保證連續(xù)工作達(dá)到一定的次數(shù)。

-觸點(diǎn)耐壓(Breakdown Voltage，單位是V)：為保持正常工作，觸點(diǎn)間能夠承受最大開(kāi)關(guān)電壓，或者對(duì)線(xiàn)路中的瞬間過(guò)載電壓所能承受的值。

-接觸阻抗(Contact Resistance，單位是mΩ)：觸點(diǎn)在閉合時(shí)兩端子間的阻抗，包括導(dǎo)線(xiàn)部分的電阻。

-絕緣阻抗(Insulation Resistance，單位是mΩ)：兩端子間的絕緣阻抗，是對(duì)玻璃管以及玻璃管表面漏電流的阻抗。

二、TMR磁開(kāi)關(guān)傳感器

TMR磁開(kāi)關(guān)傳感器是一種高靈敏度、高頻響、超低功耗和高精度的磁觸發(fā)數(shù)字開(kāi)關(guān)，集成了采用高精度推挽式半橋TMR磁傳感器和CMOS集成電路，能將變化的磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓信號(hào)輸出。

TMR開(kāi)關(guān)傳感器通過(guò)內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器來(lái)提供溫度補(bǔ)償電源，并允許寬的工作電壓范圍。TMR開(kāi)關(guān)傳感器以低電壓工作、極高響應(yīng)頻率、微安級(jí)的供電電流、寬的工作溫度范圍和高ESD耐壓成為眾多開(kāi)關(guān)類(lèi)應(yīng)用的理想選擇。

TMR磁開(kāi)關(guān)傳感器與干簧管比較

1、流量計(jì)中的瞬時(shí)流量檢測(cè)、大流量報(bào)警、逆流檢測(cè)等

智能水表一般由電池供電，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求要智能水表的使用年限為六年，智能水表制造商們的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)為6+1年，這就對(duì)智能水表傳感器的功耗提出了苛刻的要求。由于受傳感器的功耗、壽命、響應(yīng)頻率的限制，數(shù)字化水表的常用方案是通過(guò)齒輪的變速，把傳感器安裝在10升流量位置，檢測(cè)10升指針的旋轉(zhuǎn)次數(shù)進(jìn)行累計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)只能測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，而不能測(cè)量瞬時(shí)流量。目前在智能水表中普遍使用的干簧管，由于其體積大，不宜安裝，影響了表的小型化，智能化；同時(shí)由于水錘效應(yīng)，會(huì)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，影響了計(jì)量精度。

多維科技磁阻傳感器采用TMR磁隧道結(jié)技術(shù)，靈敏度高、響應(yīng)頻率高、功耗低，非常適合于水表、機(jī)械式熱量表等電池供電場(chǎng)合應(yīng)用。

由于TMR磁傳感器的固有特點(diǎn)，非常適合智能水表應(yīng)用。響應(yīng)頻率高，達(dá)到1kHz以上，可直接測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速，得到水表的瞬時(shí)流量，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用水情況。采用兩個(gè)TMR傳感器，根據(jù)四種不同狀態(tài)信號(hào)，可以獲得葉輪的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。通過(guò)測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速，多維科技TMR傳感器可以實(shí)現(xiàn)：瞬時(shí)流量檢測(cè)、漏水及大流量報(bào)警、逆流檢測(cè)等功能。

電子水表

主要產(chǎn)品：(1)TMR1202雙極鎖存型開(kāi)關(guān)傳感器；(2)TMR1302全極型開(kāi)關(guān)傳感器

應(yīng)用要求：(1)直接檢測(cè)葉輪轉(zhuǎn)速；(2)高頻響，低功耗，溫度穩(wěn)定性高

性能優(yōu)勢(shì)：(1)高頻響特性，保證計(jì)量準(zhǔn)確，不丟失數(shù)據(jù)；(2)緊湊的開(kāi)關(guān)點(diǎn)分布，保證輸出方波的占空比穩(wěn)定，可提高計(jì)量精度；(3)較高的靈敏度，保證長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)量可靠性；(4)良好的溫度特性（功耗和開(kāi)關(guān)點(diǎn)隨溫度和電壓的變化小）保證系統(tǒng)的使用壽命和計(jì)量可靠性

智能水表

主要產(chǎn)品：TMR1302全極型開(kāi)關(guān)傳感器

應(yīng)用要求：（1）檢測(cè)指針轉(zhuǎn)速；（2）低功耗，連續(xù)工作，可靠性好

性能優(yōu)勢(shì)：（1）連續(xù)工作，1.5uA低功耗特性，保證計(jì)量準(zhǔn)確，不丟失數(shù)據(jù)；（2）緊湊的開(kāi)關(guān)點(diǎn)分布，保證輸出方波的占空比穩(wěn)定，可提高計(jì)量精度；（3）較高的靈敏度，保證長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)量可靠性；（4）良好的溫度特性（功耗和開(kāi)關(guān)點(diǎn)隨溫度和電壓的變化小）保證系統(tǒng)的使用壽命和計(jì)量可靠性；（5）標(biāo)準(zhǔn)的高低電平，直接接入后端處理器

直讀式水表

主要產(chǎn)品：TMR3002角度傳感器

應(yīng)用要求：直接檢測(cè)字輪位置

性能優(yōu)勢(shì)：（1）可配濕式水表，滿(mǎn)足起始流量和成本要求；（2）讀數(shù)字輪360°全圓周測(cè)量，測(cè)量分辨率取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)際精度，讀數(shù)準(zhǔn)確率100%，不存在臨界狀態(tài)和模糊狀態(tài)；（3）電子元器件的大幅度減少，大大降低了產(chǎn)品因器件故障引起風(fēng)險(xiǎn)；（4）克服了光電直讀方案光通路穿過(guò)水表液封介質(zhì)中氣泡時(shí)，光的反射與折射引起讀數(shù)誤碼。

2、液位計(jì)

液位計(jì)是汽車(chē)、油氣、田油、水處理站及石油化工裝置自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分。以汽車(chē)行業(yè)為例，目前汽車(chē)液位傳感器行業(yè)主要采用干簧管技術(shù)，但干簧管件與件之間的開(kāi)關(guān)性能差異較大，而且還需要剪切、彎折引腳，其成本相對(duì)較高。另外，干簧管切換時(shí)間較長(zhǎng)，且玻璃管還很容易破裂。TMR磁開(kāi)關(guān)傳感器的諸多優(yōu)勢(shì)，解決了干簧管在汽車(chē)應(yīng)用上的弊端。

干簧管液位計(jì)和TMR液位計(jì)比較