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Value Added Services Schalten ohne mechanische Kontakte mit Magnetfeldsensoren

Von Margit Kuther 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
EBV Elektronik GmbH & Co. KG
Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG
SCHURTER AG

Beim Schalten eines Stroms via mechanischem Schalter können etwa durch die Schaltzeit, niedrige Schaltströme und eine begrenzte Anzahl von Schaltzyklen Probleme auftreten. Diese sollten bereits bei der Entwicklung elektronischer Baugruppen berücksichtigt werden. Wie, verrät Distributor Endrich.

Schalten ohne mechanische Kontakte(Bild: Endrich)
Schalten ohne mechanische Kontakte
(Bild: Endrich)

Reedkontakte verwenden mechanische Schaltkontakte, das Ein- und Ausschalten erfolgt durch ein Magnetfeld. Dadurch treten viele Nachteile mechanischer Schalter wie erhöhte Geräuschentwicklung, begrenzte Schaltzyklen und eine mechanische Kraft zum Schalten nicht auf. Die Reedkontakte sind empfindlich gegenüber mechanischer Belastung und Vibrationen. Mechanische Schalter und Reedkontakte haben generell den Vorteil, dass sie vollständig passiv sind, d.h. sie benötigen für ihren Betrieb keine zusätzliche elektrische Energie.

Der Hall-Effekt bezeichnet das Auftreten einer elektrischen Spannung in einem stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem Magnetfeld befindet. Sensoren, die auf diesem Prinzip basieren und in Schaltungen integriert sind, werden als Hall-Schalter bezeichnet. Durch den Vergleich der Hall-Spannung mit definierten Schwellenwerten wird das Ausgangssignal in die Zustände H (high) und L (low) geschaltet. Unter Berücksichtigung der Richtung des Magnetfeldes können verschiedene Verhalten wie Schalter, Latch und Omnipolar erzeugt werden. Die Ausgangsstufe kann als Open Drain/Open Collector oder Push-Pull ausgeführt sein.

Die TMR-Technologie steht für Tunnel Magneto Resistance und wird vor allem in modernen Magnetsensoren und MRAM-Speichern (Magnetoresistive Random-Access Memory) eingesetzt. TMR basiert auf dem quantenmechanischen Tunnel-Effekt. Elektronen „tunneln“ durch eine sehr dünne Isolatorschicht zwischen zwei ferromagnetischen Schichten. Der elektrische Widerstand hängt davon ab, ob die Magnetisierungsrichtungen der beiden Schichten parallel oder antiparallel ausgerichtet sind. Parallel steht dabei für einen geringen Widerstand und Antiparallel für einen hohen Widerstand. Die relative Änderung ist oft sehr groß, wodurch TMR-Sensoren sehr empfindlich und präzise sind. Die Vorteile dieser TMR-Technologie sind ein geringer Stromverbrauch und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern.

Sowohl Hall-Effekt-Schalter als auch TMR-Effekt-Schalter weisen bessere Eigenschaften auf als Reed-Schalter oder mechanische Schalter. Magnetschalter dieser beider Technologien zeichnen sich durch ein sehr schnelles Schaltverhalten aus, sind vibrationsfest, in verschiedenen Schaltmodi erhältlich und haben eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Schaltzyklen. Bei einigen Typen ist der Stromverbrauch geringer als der Selbstentladungsstrom eines Akkus oder Batterie als Stromversorgung. (mk)

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