德國SECATEC磁性開關(guān)MKF300UAKX在電子羅盤中的應(yīng)用

SECATEC磁傳感器在電子羅盤中的應(yīng)用
幾個世紀以來，人們在導(dǎo)航中一直使用磁羅盤。有資料顯示早在二千多年前中國人就開始使用天然磁石-一種磁鐵礦來指示水平方向。電子羅盤(數(shù)字羅盤，電子指南針，數(shù)字指南針)是測量方位角(航向角)比較經(jīng)濟的一種電子儀器。如今電子指南針廣泛應(yīng)用于汽車和手持電子羅盤，手表，手機，對講機，雷達探測器，望遠鏡，探星儀，穆斯林麥加探測器(穆斯林鐘)，手持 GPS 系統(tǒng)，尋路器，武器/彈導(dǎo)航( 航位推測 )，位置/方位系統(tǒng)，安全/定位設(shè)備，汽車、航海和航空的高性能導(dǎo)航設(shè)備，電子游戲機設(shè)備等需要方向或姿態(tài)顯示的設(shè)備。
地球本身是一個大磁鐵，地球表面的磁場大約為0.5Oe，地磁場平行地球表面并始終指向北方。利用GMR薄膜可做成用來探測地磁場的傳感器。圖5顯示這種傳感器的具體工作原理。我們可以制出能夠探測磁場X和Y方向分量的集成GMR傳感器。此傳感器可作為羅盤并應(yīng)用在各種交通工具上作為導(dǎo)航裝置。美國的NVE公司已經(jīng)把GMR傳感器用在車輛的交通控制系統(tǒng)上。例如，放置在高速公路邊的GMR傳感器可以計算和區(qū)別通過傳感器的車輛。如果同時分開放置兩個GMR傳感器，還可以探測出通過車輛的速度和車輛的長度，當(dāng)然GMR也可用在公路的收費亭，從而實現(xiàn)收費的自動控制。另外高靈敏度和低磁場的傳感器可以用在航空、航天及衛(wèi)星通信技術(shù)上。大家知道，在軍事工業(yè)中隨著吸波技術(shù)的發(fā)展，事物件可以通過覆蓋一層吸波材料而隱蔽，但是它們無論如何都會產(chǎn)生磁場，因此通過GMR磁場傳感器可以把隱蔽的物體找出來。當(dāng)然，GMR磁場傳感器可以應(yīng)用在衛(wèi)星上，用來探測地球表面上的物體和底下的礦藏分布
SECATEC發(fā)展歷史
成立于1970年，我們可以回顧悠久的歷史，并將其與我們活動中的里程碑系在一起（摘錄）
1970年Christian Lohse先生在杜塞爾多夫成立的獨資公司開始為氣缸制造商生產(chǎn)片開關(guān)
1972年搬遷至卡茲溫克爾成立Chr。LohseBerührungsloseSchalttechnik GmbH
1980設(shè)置混合生產(chǎn)以生產(chǎn)用于電感和電容傳感器的電子電路
1981年電感式和電容式傳感器*了范圍
1990公司被長期合作伙伴接管公司名稱更改為SECATECberührungsloseSchalttechnik GmbH
1991年擴大在歐洲的銷售活動
1992年電子磁傳感器的開發(fā)，生產(chǎn)和銷售。
1993年適用于石化行業(yè)的經(jīng)過認證的干簧傳感器可擴展范圍
1994年通過用于農(nóng)業(yè)機械行業(yè)的特殊設(shè)備擴展范圍。
1998年更名為SECATEC electronic GmbH
2001授予Transmitsystem利
2003年初始認證ISO 9001
2005年擴展了經(jīng)過Ex認證的爆裂傳感器的范圍
2012年感應(yīng)高溫傳感器的量程擴展高達+ 300°C
SECATEC傳感器廣泛應(yīng)用于電梯,工業(yè)自動化,汽車,鉆井設(shè)備,印刷機械,汽車,液位檢測,液壓缸,復(fù)印機,起重機,倉儲貨架,農(nóng)業(yè)機械,鋸床,機床,叉車,紡織機械,真空技術(shù),包裝機械,加油站及潤滑系統(tǒng).
SECATEC感應(yīng)式傳感器

 發(fā)展趨勢
SECATEC磁傳感器未來的發(fā)展趨勢有以下幾種特點：
1、高靈敏度。被檢測信號的強度越來越弱，這就需要磁性傳感器靈敏度得到大提高。應(yīng)用方面包括電流傳感器、角度傳感器、齒輪傳感器、太空環(huán)境測量。
2、溫度穩(wěn)定性。更多的應(yīng)用領(lǐng)域要求傳感器的工作環(huán)境越來越嚴酷，這就要求磁傳感器必須具有很好的溫度穩(wěn)定性，行業(yè)應(yīng)用包括汽車電子行業(yè)。
3、抗干擾性。很多領(lǐng)域里傳感器的使用環(huán)境沒有任何屏蔽，就要求傳感器本身具有很好的抗干擾性。包括汽車電子、水表等等。
4、小型化、集成化、智能。要想做到以上需求，這就需要芯片級的集成，模塊級集成，產(chǎn)品級集成。
5、高頻特性。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的推廣，要求傳感器的工作頻率越來越高，應(yīng)用領(lǐng)域包括水表、汽車電子行業(yè)、信息記錄行業(yè)。
6、低功耗。很多領(lǐng)域要求傳感器本身的功耗極低，得以延長傳感器的使用壽命。應(yīng)用在植入身體內(nèi)磁性生物芯片，指南針等等。
SECATEC磁傳感器的應(yīng)用與市場
磁傳感器的應(yīng)用十分廣泛，已在國民經(jīng)濟、國防建設(shè)、科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，成為現(xiàn)代傳感器產(chǎn)業(yè)的一個主要分支。在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和改造、資源探查及綜合利用、環(huán)境保護、生物工程、交通智能化管制等各個方面，它們發(fā)揮著愈來愈重要的作用。下面就一些重要方面的應(yīng)用作一論述。
磁傳感器的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用
SECATEC磁傳感器已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得了產(chǎn)業(yè)性的應(yīng)用，每年所需用的磁傳感器的總數(shù)量以數(shù)十億計。
1.1 電機工業(yè)
無刷電動機具有體積小、重量輕、效率高、調(diào)速方便、維護少、壽命長、不產(chǎn)生電磁干擾等一系列優(yōu)點，年需求量數(shù)以億計。
在無刷電動機中，用磁傳感器來作轉(zhuǎn)子磁極位置傳感和定子電樞電流換向器。許多磁傳感器，霍爾器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但大量使用的，主要是霍爾器件。
電機的轉(zhuǎn)速檢測和控制使用了的旋轉(zhuǎn)編碼器，過去多用光編碼器。磁編碼器的使用顯示出越來越多的優(yōu)點，正在逐漸取代光學(xué)器件。使用磁傳感器還可以對電機進行過載保護(主要用霍爾電流傳感器)及轉(zhuǎn)矩檢測。
1.2 電力電子技術(shù)
電力電子表技術(shù)是電力技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合，可實現(xiàn)交直流電流的相互變換，并可在所需的范圍內(nèi)實現(xiàn)電流、電壓和頻率的自由調(diào)節(jié)。采用這些技術(shù)和產(chǎn)品，可做成各種特殊電源(如UPS、高頻電源、開關(guān)電源、弧焊機逆變電源等)和交流變頻器等產(chǎn)品(交流變頻器用于電機調(diào)速，節(jié)能效果*)。這些變流裝置的核心，是大功率半導(dǎo)體器件。以磁傳感器為基礎(chǔ)的各種電流傳感器被用來監(jiān)測、控制和保護這些大功率器件?；魻栯娏鱾鞲衅黜憫?yīng)速度快，且依靠磁場和被控電路耦合，不接入主電路，因而功耗低，抗過載能力強，線性好，可靠性高，既可作為大功率器件的過流保護驅(qū)動器，又可作為反饋器件，成為自控環(huán)路的一個控制環(huán)節(jié)。使用變流技術(shù)可以大量節(jié)能，國外使用的電能95%是經(jīng)過變換來的，國內(nèi)變流技術(shù)雖已受到高度重視，但僅有5%的電能經(jīng)過這種變換，可見具有巨大的應(yīng)用前景。其中，可能吸納大量的電流傳感器，是磁傳感器的又一巨大的產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用領(lǐng)域。
從前，我把關(guān)系的變淡，全都歸結(jié)于大家離得遠了，不再朝夕相處。長大后我才真正明白：讓人漸行漸遠的，不是距離，而是三觀。每個人都在成長。我們會從學(xué)校走向職場，從一個工作轉(zhuǎn)向另一個工作，從一個地方走到另一個地方，從一方天地走向萬千世界。在成長的路上，我們不斷接受新事物，不斷拋下舊想法。我們在變化中長大，三觀也在成長中慢慢塑形。那些能一起走到后的人，一定是三觀匹配的人。三觀不同的人，曾經(jīng)再好，也終將活成彼此不能理解的樣子。
1.3 能源管理
電網(wǎng)的自動檢測系統(tǒng)需采集大量的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理之后，對電網(wǎng)的運行狀況實施監(jiān)控，并進行負載的分配調(diào)節(jié)和安全保護。自動監(jiān)控系統(tǒng)的各個控制環(huán)節(jié)，都可用以磁傳感器為基礎(chǔ)的電流傳感器、互感器等來實現(xiàn)。霍爾電流傳感器已逐步在電網(wǎng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。用霍爾器件作成的電度表已從研制逐步轉(zhuǎn)向?qū)嵱没鼈兛勺詣佑嬞M并可顯示功率因數(shù)，以便隨時進行調(diào)整，保證高效用電。
1.4 計算機技術(shù)與信息讀寫磁頭
磁信息記錄裝置除磁帶、磁盤等之外，還有磁卡、磁墨水記錄帳冊、票的磁記錄等，對磁信息存儲和讀出傳感器有巨大需求。感應(yīng)磁頭，薄膜磁阻磁頭，非晶磁頭等都獲得了大量的使用。隨著記錄密度的提高，例如高到100G字節(jié)，需要更高靈敏度和空間分辨力的磁頭。以多層金屬薄膜為基礎(chǔ)的巨磁阻磁頭、用非晶合金絲制作的非晶合金磁頭、巨磁阻抗磁頭等正展開激烈的競爭。
1.5 汽車工業(yè)
在汽車中，使用大量的電機(高級汽車每輛約需40～60臺電機，一般汽車中也有15臺，這些電機呈現(xiàn)出無刷化趨勢)，其中使用磁傳感器的數(shù)量之大，不言而喻;另一個大量使用磁傳感器的是汽車的ABS系統(tǒng)(防抱制動系統(tǒng))，平均每臺汽車要使用4～6只速度傳感器，使用的主要是感應(yīng)式速度傳感器。正在逐步推廣的新型的霍爾齒輪傳感器，以及威氏器件、非晶器件、磁阻器件等即將進入這一領(lǐng)域。
另外是汽車發(fā)動機系統(tǒng)點火定時用的速度傳感器及點火器。這些方面也主要使用感應(yīng)傳感器。霍爾齒輪傳感器和霍爾片開關(guān)已經(jīng)在一些車型中使用。據(jù)霍尼威爾公司報導(dǎo)，截止1996年6月，他們已向汽車工業(yè)供應(yīng)了8000萬只霍爾翼片開關(guān)和300萬只霍爾齒輪速度傳感器。據(jù)預(yù)測，未來在一輛汽車中，將采用30多只象霍爾傳感器那樣的磁傳感器。
還有在工業(yè)自動控制、機器人、辦公自動化、家用電器及各種安全系統(tǒng)等領(lǐng)域，除大量使用無刷直流電機，交流變頻器等之外，在電冰箱、空調(diào)器、電飯煲等裝置中，使用了大量的磁性溫度控制器，上世紀80年代中期已經(jīng)超過數(shù)億只。
在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造中的應(yīng)用及市場
據(jù)報道，1995年僅工業(yè)過程控制傳感器的球市場已達到260億美元;2001年計算機HDD用SV-GMR磁頭的市場超過了4000億日元(約合34億美元)。若采用新型微型磁傳感器，既使操作更簡便，又提高了可靠性，增長了器件壽命，降低了成本。
使用新型磁傳感器可以顯著提高測量和控制精度，如使用GMI(巨磁阻抗)磁場傳感器，檢測分辨率和常用磁通門磁強計一樣，而響應(yīng)速度卻快了一倍，消耗功率僅為后者的1%;若用霍爾器件，其分辨率僅4A/m，而所需外場比前者高300余倍;在應(yīng)力檢測中，SI 傳感器的靈敏度是常用電阻絲的2000倍高，是半導(dǎo)體應(yīng)變規(guī)的20～40倍。工業(yè)機床的油壓或氣壓汽缸活塞位置檢測，廣泛采用套在活塞桿上的永磁環(huán)和AMR元件組成的磁傳感器，檢測精度達0.1mm，檢測速度可在0～500mm/s內(nèi)以高低速度變換;改用GMI或SV-GMR傳感器后，測量精度至少可以提高1個數(shù)量級。在機床數(shù)控化時代，數(shù)字磁尺幫助設(shè)計師們實現(xiàn)了閉環(huán)控制。使用信號輸出的磁尺，則不受噪聲、電源電壓波動等干擾，也不必原點復(fù)位。使用工作狀態(tài)磁敏開關(guān)，還可以完成手動與數(shù)控之間的轉(zhuǎn)換。
SECATEC旋轉(zhuǎn)磁編碼器在旋轉(zhuǎn)量的檢測控制中起關(guān)鍵作用，它在數(shù)控機床、機器人、工廠自動化設(shè)備的位置檢測、傳輸速度控制，磁盤、打印機之類的自動化設(shè)備通訊設(shè)備的旋轉(zhuǎn)量檢測中都是*的重要部件。其檢測對象是光磁圖形，不受油霧粉塵的影響，因此比目前先進的光編碼器的可靠性高壽命長，尤其適合于自動焊接、油漆機器人和與鋼鐵有關(guān)的位置檢測以及各種金屬、木材、塑料等加工行業(yè)的應(yīng)用。而仍大量使用光編碼器，由于這種器件易受粉塵、油污和煙霧的影響，用在自動焊接、油漆機器人、紡織和鋼鐵、木料、塑料等的加工中，可靠性極差。應(yīng)用AMR、GMR 、GMI敏感元件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)磁編碼器，就不存在上述缺點，因此，它們的市場需求年增長率在30%以上。在家用電器和節(jié)能產(chǎn)品中也也有其廣泛的應(yīng)用潛力，在節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品中也大有用武之地。若使用微型磁編碼器和控制微機一體化，更有利于簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少元件數(shù)和占空體積，這在精密制造和加工業(yè)中意義十分重大。
在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用
環(huán)境保護的前提是對各個環(huán)境參數(shù)(溫度、氣壓、大氣成份、噪聲.......)的監(jiān)測，這里需要使用多種大量的傳感器。采用強磁致伸縮非晶磁彈微型磁傳感器，可以同時測量真空或密閉空間的溫度和氣壓，而且不用接插件，可以遙測和遠距離訪問。在食品包裝、環(huán)境科學(xué)實驗等方面，應(yīng)用前景廣闊。
在交通管制中的應(yīng)用
交通事故和交通阻塞是城市中和城市間交通存在的一個大問題。國內(nèi)外都在加強高速公路行車支持道路系統(tǒng)(AHS)、智能運輸系統(tǒng)(ITS)和道路交通信息系統(tǒng)(VICS)等的開發(fā)與建設(shè)。在這些新系統(tǒng)中，高靈敏度、高速響應(yīng)微型磁傳感器大有用武之地。例如，用分辨率可達1nT的GMI和SI傳感器，可構(gòu)成ITS傳感器(作高速路上的道路標志，測車輪角度，貨車近接距離)，汽車通過記錄儀(測通行方向、速度、車身長度、車種識別)，停車場成批車輛傳感器，加速度傳感器(測車輛通過時路橋的振動等)。