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Para reducir el tamaño de los sensores de posición, Infineon ha lanzado el sensor de posición magnético Xensiv TLI5590-A6W para aplicaciones industriales y de consumo pequeñas y de alta precisión. Estos sensores pueden reemplazar a los codificadores ópticos y a los sensores Hall para la medición de posición y se dice que ofrecen una linealidad extremadamente alta en comparación con generaciones anteriores de sensores magnéticos.
El Xensiv TLI5590 ofrece mediciones de posición de alta precisión en una carcasa extremadamente pequeña. Imagen cortesía de Infineon
A medida que los dispositivos móviles se vuelven más pequeños, los sensores de posición garantizan un rendimiento adecuado en diversas condiciones operativas. Por eso, Infineon diseñó su último chip para lograr un equilibrio entre precisión y tamaño para avanzar en la miniaturización. Este artículo analiza más de cerca la ciencia detrás del nuevo sensor y brinda a los lectores una idea de cómo se puede utilizar para mediciones de longitud sólidas y de alta precisión.
Medición de longitud con espintrónica
En el corazón del nuevo sensor Xensiv se encuentra un dispositivo basado en espintrónica que se ha utilizado recientemente tanto en sensores de posición como en almacenamiento magnético: la unión de túnel magnético (MTJ). El MTJ consta de dos capas ferromagnéticas separadas por un aislante a través del cual los electrones pueden hacer un túnel para generar electricidad. Sin embargo, cuando se cambia la magnetización de una capa, la resistencia efectiva también puede cambiar, creando el efecto de magnetorresistencia de túnel (TMR).
El efecto TMR cambia la resistencia de un MTJ utilizando un campo externo. Esto significa que se puede realizar una medición de posición analógica utilizando el sensor Infineon y un imán. Imagen cortesía de Tsinghua Science and Technology
Si bien un ADC no puede medir directamente la resistencia en sí, un puente de Wheatstone integrado convierte efectivamente la resistencia cambiante del TMR en un voltaje medible. Si se utiliza un imán externo para cambiar la magnetización, la posición del imán se puede determinar utilizando dos sensores TMR colaborativos.
En comparación con otros tipos de sensores, como los sensores Hall o ópticos, el sensor TMR puede mejorar la linealidad y el rendimiento del ruido manteniendo un alto nivel de precisión.
Un dispositivo de medición súper pequeño
Además de su alta precisión, el nuevo sensor Xensive es notablemente pequeño. El TLI5590 (hoja de datos vinculada) está actualmente disponible en un paquete BGA de seis bahías que mide solo 1,27 mm × 0,93 mm.
El TLI5590 funciona con una fuente de alimentación de 1-5,5 V y puede medir un campo magnético paralelo al plano del chip entre -5 y 5 mT. Para realizar las mediciones, el dispositivo requiere un imán externo multipolar con una distancia de ~500 µm, con un error angular máximo entre ±2,5 y 4,1°. El dispositivo está calificado según el estándar JEDEC JESD47K para mediciones industriales y de consumo.
A medida que el imán multipolar se mueve, el voltaje de salida relativo en cada puente cambia, lo que permite a los diseñadores detectar la posición mediante imanes. Imagen cortesía de Infineon
La salida de los dos puentes magnéticos se puede digitalizar directamente mediante un microcontrolador con algunos componentes adicionales. Esto permite a los desarrolladores reducir significativamente el tamaño total de un sistema de medición de posición. Infineon también ha informado de una precisión superior a 10 µm (suponiendo que se utilice un codificador magnético adecuado), lo que potencialmente lo hace útil para dispositivos pequeños como lentes de cámaras automáticas.
Los imanes permiten la miniaturización
Como sensor de campo bajo, el TLI5590 está diseñado para ofrecer detección de posición angular lineal e incremental en sistemas de sensores de gran volumen.
Infineon informa que la combinación de alta sensibilidad, alta relación señal-ruido, bajo consumo de energía y baja fluctuación podría permitir una nueva ola de diseños magnéticos rentables.
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