小功率计量用舌簧开关技术的五个主要优点.pdf

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1、第５期机电元件Ｖｏｌ畅３５Ｎｏ畅５２０１５年１０月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSＳｅｐ畅２０１５工艺与材料小功率计量用舌簧开关技术的五个主要优点黄正编译（中国电子科技集团第四十研究所，安徽蚌埠，２３３０１０）Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０１５．０５．００５中图分类号：ＴＮ７８４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６１３３（２０１５）０５－００１７－０４且，这些仪表的预计寿命一般是２０年无需更换电1引言池。因此，保存电池功率是延长电源可用寿命的关当谈及诸如水表和气表之类的小功率计

2、量应键。用时，工程师们认为，具有现代工艺水平的解决方3固态传感技术案是处理位置传感难题最好的方法。他们选择最新和最好的技术时，因为其灵敏度、耐久性和可靠正如所提及的，某些设计工程师选择固态传感性，可以选择固态磁阻（ＭＲ）或霍尔效应传感器。技术，包括ＭＲ和霍尔效应传感器，用于小功率计量虽然这些创新性技术具有某些优点，但它们与成熟场合。ＭＲ传感器是单片集成电路器件，具有内置的舌簧开关技术优势相比就显得苍白失色。几十的阻性元件与互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）电路年来，舌簧开关一直在用于小功率、电池驱动的应相配对。当暴露于磁场时，ＭＲ器

3、件的电阻相对磁用，且理由充足。场的方向改变。电阻的这一改变可用来检测外加本文探讨了这一技术的五个主要优点，包括其磁场的变化。ＭＲ传感器可以用作非接触开关，电操作功率小、使用功率公差紧、磁灵敏度开关点精流消耗极低，灵敏度和可靠性都很高。然而，典型确及内在的开关点滞后作用。此外，舌簧开关允许的ＭＲ传感器连续地汲取少量的电流。简单定制灵敏度及其它特定应用的要求。全球范霍尔效应传感器是基于半导体的传感器，它改围对舌簧开关技术的需求增加及其在多种不同场变输出电压以响应磁场的变化。像ＭＲ传感器、霍合中的应用确认了该技术在传感和控制器市场的尔效

4、应传感器连续提取少量的电流。ＭＲ和霍尔效关键地位。应传感器对许多小功率、电池驱动的应用并不理想，因为它们并不满足对精度和功率的严格要求。2小功率计量应用的要求4舌簧开关技术气表和水表适合自动仪表读取（ＡＭＲ）设备，要求传感器使用极小的功率。水和气的使用经常通虽然舌簧开关被认为是成熟的技术，但因为它过附加到旋转轴上的磁铁来测量。每一次旋转都的结构简单和性能可靠，舌簧开关仍然是小功率场转换为电信号并通过嵌入式控制器来累计。合的流行选择。舌簧开关是一种由外加磁场驱动在这些设备中，小功耗是关键的设计参数。并的电气开关。该开关由两个或三个称

5、之为舌簧的收稿日期：２０１５－０８－１６１８机电元件２０１５年薄金属片组成，在以一个小距离分开的尖端上有电镀的触点。舌簧一般封闭在填满惰性气体的密封玻璃管中。来自磁铁或电磁铁的磁场使舌簧偏转，接通或分断开关触点。图１示出了各种不同的舌簧开关元件。图２示出了舌簧开关在水表或气表在流量检测部分中的位置。图３两个舌簧开关与ＦＥＴ组合使用图３中，Ｍ＝磁铁；ＳＷ１和ＳＷ２＝舌簧开关。当ＳＷ１闭合时，ＳＷ２打开。Ｑ１关断以阻止功耗。当ＳＷ２闭合时，微控制器醒来，将Ｑ２关断，Ｑ１接通，使之回到睡眠。当ＳＷ１闭合时，出现类似序列的事件。作为选择，

6、已经在系统中的微控制器可以１０Ｈｚ的速率轮询舌簧开关触点，平均电流提取在大约１０μｓ／１００ｍｓ×１０μＡ＝１ｎＡ。图１舌簧开关元件舌簧开关提供较任何其它相竞争的技术能够带来低很多的功耗，通过减小电池尺寸要求明显减小了成本。在功率敏感的场合，舌簧开关是最大化功率效率的最好解决方案。图２舌簧开关用作水表或气表的测量仪器4舌簧开关技术的五个优点4．1工作功率小图４用轮询法获得超低功率舌簧开关所要求的功率较ＭＲ和霍尔效应传感器要低很多。这些微功率传感技术通过使用低负4．2严格的功率使用容差载循环数的主动传感达到小功率，主动传感要求提固态

7、器件有典型工作电流和最大工作电流。取恒定的电流以运行一个内部振荡器。良好的设计惯例考虑最坏情况值。如果它们要求对比之下，舌簧开关是不需要任何功率就工作从电池提取更多的电流并减小产品的寿命，更大的的无源元件。一个低功率舌簧开关结构涉及使用固态感应器件最大电流可能会出问题。两个舌簧开关与场效应晶体管（ＦＥＴ）开关相组合，对比之下，舌簧开关的电流提取是由电阻器和见图３所示。当其中一个开关检测运动时，可以设电源轨设定的。对工作电流，舌簧开关的典型电源计舌簧开关以真正的零功率感应旋转运动。第５期黄正：小功率计量用舌簧开关技术的五个主要优点１

8、９和电阻器公差较固态器件规范要严得多。相比之下，舌簧开关具有广泛可用的定制灵敏例如，微功率霍尔效应传感器可能具有的典型度范围，可以按特定应用的要求定制。例如，一项平均工作电流为５μＡ，但最坏平均工作电流为应用可能需要８～１１ＡＴ的灵敏度范围，而另一