精密位置检测

介绍AKM的磁感应技术

  • Precise position detection with a Hall element
  • Recommended products for application

磁感应技术

Detection of very small displacement or close position is required as a result of recent developments in miniaturization and advances in the functionality of equipment.

We have developed the industry’s smallest micro Hall element for precise position detection using a Hall sensor. Here, we introduce an example of precise position detection achieved through use of a Hall element.

Precise position detection with a Hall element

Example:

Using a Hall element with analog output makes it possible to detect the position of an object by resolving power in the order of a few micrometers for a stroke of 1 mm (moving distance).

Detection by resolving power in the order of a few micrometers is made possible by arranging two sensors and computing both outputs for a stroke of a few millimeters (moving distance).

In this case, the thermal characteristics of the two sensors are canceled, and linear output is obtained. If a product with two built−in sensors (one package) is used, mounting error is not be an issue, and handling is easy.

Advantages of performing precise position detection using a Hall element

  • Extended durability due to non−contact detection.
  • Because magnetism is detected, the device is more resistant to tiny particles of dirt, dust, or oil, compared to optical devices.
  • Miniaturization is possible.

精密位置检测

近年由于设备的小型化,高机能化的发展,对微小的位移量或位置的检测有了需求。AKM开发出业界最小的超小型霍尔元件,实现了通过霍尔传感器对精密位置的检测。

在这里我们来介绍一下,应用霍尔元件实现对精密位置检测的示例。

用霍尔元件检测精密位置

如果使用模拟信号输出型的霍尔元件,例如对物体 【1mm】 的移动距离,可以实现 【几μm】 级别的分辨率。同样,对 【几mm】 级别的移动距离,可以通过设置2个传感器,再对其各自的输出量进行演算,来实现 【几μm】 级别分辨率。

在这种情况下,2个传感器的温度特性可以被抵消,并且获得线性输出。此外,如果使用内置2个传感器 (同一封装内) 的产品,则无需担心安装误差,操作起来方便容易。

使用霍尔元件检测精密位置的优点

●非接触式的位置检测,耐用性高

●因为是检测磁性,所以比光学式传感器耐粉尘,灰尘,油垢等污染。

●可以实现小型化

原理

根据霍尔元件的原理,霍尔元件的输出电压随输入的磁通密度成比例变化。我们可以通过电路设计,使通过霍尔元件的磁通密度与检测对象的位移量成比例,从而获得与位移量成比例的霍尔输出。

配置示例

下面我们介绍二个能获得与位移量成比例变化的磁通密度分布的代表性结构,和一个对霍尔元件来说比较特殊的配置。

配置1-1

一个磁石和一个霍尔元件组成的最简单的结构。因为是检测磁场交界面区域,所以此构造的输出电压会比较小。

可实现检测的移动距离和精度 

●检测范围: ~1mm  

●线性: ±1μm

配置1-2

由2个磁石 (从霍尔元件侧看是2极) 和一个霍尔元件组成。此配置,磁石的磁化方向垂直于霍尔元件的检测面,所以磁通密度高,可以获得相对较大的输出电压。但随着磁石小型化的发展,此配置的磁通量的可测范围变小,因此能够获得的线性输出范围会受到限制。

可实现检测的移动距离和精度 

●检测范围: ~1mm  

●线性:±1μm

配置2

由一个磁石和二个霍尔元件组成的。

●此配置利用二个霍尔元件的镜像输出关系,使其输出电压差值随位移量成线性变化。

●此配置的霍尔元件的输出电压值大,适用于相对大范围的位移量的检测。而且,通过2个霍尔元件的输出差值除以输出总和的演算,输出电压的温度特性可以被抵消。

可实现的移动距离和精度 

●检测范围: 1~5mm  

●线性: ±1~5μm

配置3

由一个磁石和二个霍尔元件组成。

●与配置2相同,此配置也是使2个霍尔元件的输出差值随位移量成线性变化。

●利用磁石成θ度角倾斜状态移动,可扩大二个霍尔元件输出差值的线性范围。此配置,霍尔元件的输出电压值大,可以对大范围的位移量做出检测。

●并且,可以通过用俩个霍尔元件的输出差值除以输出总和的演算,消除输出电压的温度特性。

可实现的移动距离和精度 

●检测范围: 5~10mm  

●线性: ±30~50μm

配置及产品的选择方法

根据您所需的检测距离和分辨率,磁石和传感器的最佳组合方式有所不同。如果您对配置方法,使用磁石大小等有疑问,请随时与我们联系。

系列 HQ 系列
HG 系列 EQ 系列
特点 

・同时实现高灵敏度和低电流消耗。良好的温度特性。线性输出。

・拥有高灵敏度,因此可以通过使用多个霍尔元件来检测较长的移动距离。

・良好的温度特性。输出是线性的。

・用一个元件最适合检测相对较短得移动距离。

・适用于配置1的可编程线性霍尔IC (EQ-950L) 。

・可用于配置2和3得,内置信号处理电路的位置检测线性霍尔IC (EQ-0321) 。

应用产品业绩

数码相机 (防抖补偿器件、镜头器件、光学变焦结构部、自动聚焦结构部) 等。手机。