ホール効果センサを使用するキーボード スイッチを設計する場合、重要な考慮事項はセンサの磁気センシング範囲です。飽和を回避し、キー押下の全範囲を検知できるようにするには、キーの磁気範囲全体をカバーできるセンサを選択する必要があります。アプリケーションに適したデバイスバリエーションを確実に選択する最善の方法は、磁気シミュレーションを使用することです。テキサス・インスツルメンツでは、設計プロセスの効率化に役立つ、テキサス・インスツルメンツの磁気センスシミュレータ (TIMSS) と呼ばれる磁気センスシミュレータを提供しています。このツールを使用すると、図 3-1に示すように、磁石の移動の種類と、図 3-2に示すように、使用する磁石の形状を指定できます。

図 3-1 磁石機能の選択

図 3-2 磁石タイプの選択

TIMSS のキーボード キー押下の設計をシミュレーションするために、直線的に動く軸方向の円柱型磁石を選択します。ここで、ユーザーは、シミュレーションで使用する TI のホール効果センサを選択できます。図 3-3に、キーボード アプリケーションで使用される一般的なキーボード磁気スイッチの例を示します。このような磁気スイッチの場合、磁石の底面を押さないとき、センサの上面から約 6.1mm 離れた位置に配置します。次に、押されているときに約 4mm 下に磁石を移動し、センサの上面から 2.1mm 離れた位置に配置します。この磁石は、YX18 サマリウムコバルト磁石と同じ残留性を持つ軸方向の円柱型磁石で、直径は約 2.818mm、高さは約 3.387mm です。図 3-4にこれらの磁石入力と、図 3-5にセンサ入力を示します。磁石の位置 (図 3-4を参照) は、原点 (0、0、0) からの磁石の中心を基準にしています。したがって、磁石の底面からセンサの上面までの距離が正しいことを確認し、磁石の高さ 1.6935mm の半分 (押されていないときは 6.1mm) と最終的な位置 (完全に押されたときは 2.1mm) を磁石の原点位置に追加する必要があります。図 3-5に示すように、センサの位置については、センサの底面が磁石を向き、パッケージの底面が原点に配置されるように配置されています。

図 3-3 一般的なキー押下アプリケーション

図 3-4 キー押下磁石入力

図 3-5 キー押下センサ入力

TMAG5253BA3 バリエーションの結果を 図 3-6に示します。このバリエーションは磁気範囲が ±80mT、標準的な感度が 15mV/mT です。図 3-6から、これがセンサに近づくにつれて、磁界が着実に増加していることがわかります。

図 3-6 TMAG5253BA3 キー押下結果

また、図 3-7に、TMAG5253BA4 バリエーションの結果を示します。このバリエーションは、磁気範囲が ±160mT、感度が 7.5mV/mT の低いものです。図 3-6 と 図 3-7 のデバイス出力のグラフ結果を比較すると、TMAG5253BA3 は TMAG5253BA4 よりも精度の高いデータを提供するため、より正確な動きの追跡が可能であることがわかります。

図 3-7 TMAG5253BA4 キー押下結果

図 3-8に、TMAG5253BA2 バリアントの結果を示します。これは TMAG5253BA3 バリアントに比べて、磁気範囲が ±40mT と小さく、感度が 30mV/mT です。ただし、図 3-8に示すデバイス出力 1 のグラフでは、磁石がセンサにかなり近づくと飽和が発生します。TMAG5253BA2 バリアントを選択する場合は、この飽和により有用な磁気データが観測されない期間があります。

図 3-8 TMAG5253BA2 キー押下結果

図 3-6、図 3-7、および 図 3-8 の結果に基づくと、飽和状態に達することなく最高の感度を実現できるのは、TMAG5253BA3 バリアントの可能性が高いことがわかります。