包括软件的提案能力

Advantages of S-cube sensor core technology

S-cube传感器的优势在于各种核心技术和成熟的辅助体制

三轴磁传感器

磁传感器技术

The detail of magnetic sensor technology

This page explains magnetic sensor technology used in S-cube products.

霍尔元件

用于AK0991x系列 / AK0997x系列产品

霍尔元件是利用霍尔效应制作的元件,英文为Hall。Hall源自发现霍尔效应的Hall博士的名字,其理念基础是:按照垂直于电流的方向,向电流流过的物体施加磁场时,与电流和磁场两个方向正交的方向上会出现电动势这一现象。

向半导体薄膜等通入电流时,霍尔效应作用,会输出与磁通密度和方向相应的电压。利用霍尔效应检测磁性的元件被称为霍尔元件。(图1)

即使是磁通密度没有变化的静磁场,霍尔元件也可以检测出有无磁场,因此用途十分广泛,例如:与磁铁组合使用的非接触式开关、角度传感器、以及电流传感器等。此外,采用霍尔元件的地磁传感器在智能手机等设备中广泛使用。

图1. 霍尔元件 (N型半导体) 的原理图

磁阻元件

使用施加磁场后电阻值发生变化的材料检测磁场的元件称为磁阻元件 (MR: Magneto Resistive) 。

磁阻元件包括:半导体磁阻元件 (SMR) 、使用强磁体薄膜材料的各向异性磁阻元件 (AMR: Anisotropic Magneto Resistive) 、巨型磁阻元件 (GMR: Giant Magneto Resistive) 、隧道磁阻元件 (TMR: Tunnel Magneto Resistive) 4种。

AK0994x系列使用TMR元件进行3D磁传感。

隧道磁阻元件 (TMR)

用于AK0994x系列产品

强磁体 (插针层) -绝缘体-强磁体 (自由层) 的积层膜,当“插针层”与“自由层”的磁化方向反向平行时 (a) ,“插针层”与“自由层”的磁化方向一致时 (b) ,在隧道效应作用下,穿过绝缘体的电子比例会发生改变,电阻值也会改变。能够在低功耗前提下,获得非常微小的磁场。

图2. 隧道磁阻元件的原理图

3D磁传感器

世界上存在着各种大小不一的磁场,但是没有一种产品可以用一个传感器全面检测所有大小不一的磁场。不仅是需要检测磁场的大小不同,即使是用途不同,也需要使用不同类型传感器。AKM提供3种S-cube产品,可根据检测对象磁场大小进行选择。

Figure 3. AK0997x series

AK0997x系列是最适合检测诸如磁铁发出的毫特斯拉范围的大磁场的传感器。

该系列检测范围很大,即使在将磁铁安装在传感器附近,也可防止溢出,适合与磁铁一起使用的应用场景 (例如,开闭检测用途) 。

Figure 5. AK0991x series

AK0991x系列是最适合检测地磁等微特斯拉范围的小磁场传感器。

该系列作为电子罗盘,通常用作智能手机等的地图应用程序 (如智能手机) 中的方位角度检测用途。

Figure 6. AK0994x series

AK0994x系列是最适合检测纳特斯拉范围的超小磁场的传感器。

该系列可以检测弱磁性体或因维拉里效应 (逆磁致伸缩效应) 而产生的极小磁场,因此,可用于扭矩传感器以及微小金属碎片检测等。

软件技术

The detail of S-cube's software technology

This page explains the Dynamic Offset Estimation used in combination with AK0991x series products.

电子罗盘应用中存在的问题

电子罗盘是在智能手机的地图应用等场景中用于用户朝向方位的元器件,但由于在终端中使用的磁性零部件等原因,有可能导致无法获得正确的方位角度。例如,扬声器等使用磁铁的零部件会形成磁偏,对电子罗盘造成不良影响 (方向误差) 。

为消除偏置磁场导致的方向误差,需要根据传感器检测的数据消除偏置磁场的影响,并进行调整,但这种情况下,需要有正确区分偏置磁场和地磁的技术。

图1. 偏置磁场与地磁的示意图

什么是DOE?

AKM开发了将偏置磁场和微弱的地磁进行区分,自动调整偏置磁场影响的技术 (DOE®) 。

DOE®是以偏置磁场为中心,着眼于地磁数据随着使用智能手机时产生的自然运动 (垂直握持终端、水平握持终端、倾斜握持终端等) 而在球体表面上分布的情况。根据以各种不同姿势握持智能手机时的磁场数据 (分布数据P1~P5) 推测偏置磁场的大小 (分布的中心O) ,并调整,完成误差较小的方位角演算。

即使偏置磁场的大小在使用过程中发生变化,DOE®也可以跟踪这一变化并进行调整,因此,是一种具有良好稳定性的调整算法。

图2. DOE®的示意图

随着电子罗盘AK0991x系列的普及,上述DOE®也在世界各地为数众多的手机、智能手机、平板电脑上使用,并发挥着重要的作用。

上述成绩得到认可,2012年,该技术获得了社团法人发明协会主办的全国发明表彰的最高奖“恩赐发明奖”。

技术支持

S-cube customer support

为S-cube传感器客户提供专业的技术支持

测试套件

为了方便客户亲自对各种S-cube传感器进行评估和预研,本公司制作了测试套件和控制软件。提供实装了传感器的探针型评估软板 (FPCB) 。可以在现行研发产品上轻松验证,提高开发速度。

布局支持

元器件与磁铁,磁性零部件在客户产品中的配置/布局非常重要。AKM发挥多年积累经验,为客户的布局提供最佳技术支持。

磁场仿真

在产品研发初期,结构尚未确定,无法进行实机验证;AKM可以提供磁铁性能的原理验证,磁场影响的模拟仿真等技术支持。

软件方案

针对不同平台和操作系统上传感器的使用,AKM提供相应硬件驱动:为最大程度地实现S-cube传感器的应用,AKM提供相应GUI和软件算法。

稳定供应

从发货量极少的特殊应用,到数量庞大且波动剧烈的智能手机,本公司已经建立了稳定持续的供应体制,以满足客户的各种不同需求。