4 マグネット センサの配置

このアプリケーション レポートが提示する設計では、シフタ センシング システムを内蔵した筐体以外に、マグネットとセンサの間の相対配置を決定する制約が二つあります。その制約とは、デバイスのノイズフロアと最大センシング範囲です。目標は、信号対雑音比を最適化するために、デバイスで検出される最大フィールドを最大センシング値より少し小さくすることです。ただし、これは不可能な場合があるため、異なるピーク磁界強度に関連する誤差を定量化すると、マグネットが望ましい機械的磁気的実装に十分に近いか、十分に強いかを測定するのに役立ちます。直径アプローチでは、ピーク Bx フィールドと By フィールドがほぼ等しくなることが予想されます 図 4-1 は、1 シグマの磁気ノイズ 185μT に対する最大誤差の推定値を示しています。図 4-1 およびこのセクション以降のすべてのグラフは、テキサス インスツルメンツ マグネティック センス シミュレータ (TIMSS) で実行したたシミュレーションから推定されたものです。

図 4-1 で観察された結果から、マグネットのサイズとグレード、およびマグネットとデバイス間の適切な距離または空間距離を決定するためのガイドラインが得られます。図 4-2 に空間距離として示されているマグネットとデバイス間の距離の影響を測定するために、図 4-3 にマグネットの原点からの -8mm ～ -2.5mm の任意の Z オフセットに対して TMAG5170 によって測定された N42、直径 12.7mm、厚さ 3.175mm のピーク磁場値を示します。

マグネットのサイズの影響を測定するために、図 4-4 に、N42、厚さ 3.175mm、直径2mm ～ 20mm、センサからの空間距離 7mm にどのような磁界値を観測できるかを示します。

図 4-1 から、デバイスのノイズフロアあたり 1° 以下の誤差を実現するには、最低でも約 15mT が必要です。図 4-3 は、マグネットとデバイスの間の空間距離が大きい場合、予測される信号振幅が減少することを示していますが、対象となる配置領域で選択したマグネットのサイズについては、その振幅は 1° での誤差に必要な値の約 2 倍になるようです。最後に、図 4-4 は、目的のオフセットを 7mm として、ノイズによる誤差のみを考慮する場合、直径が 5.4mm という小型のマグネットを 1° 誤差に使用できる可能性があります。

ノイズは誤差の原因となるだけではないため、製造単位のスイープ オフセットとアセンブリの許容誤差を使用した解析を推奨します。図 4-5 は、同じオフセットに対して、小さい直径が誤差の許容範囲を小さくしていることを示しています。ここに示されていない大きなシミュレーション データ グループが原因で、マグネットの直径の 10% 未満のオフセットは、1° 未満の誤差が多いように見えます。マグネットの厚さについては、図 4-6 が、厚さが異なっても角度誤差がわずかに変化するだけであることを示しています。