昆泰芯KTM1302在多点液位检测中的应用方案:以极低电流消耗提供全极磁响应,具备宽工压工温

2024-10-11 昆泰芯微电子公众号
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昆泰芯KTM1302在多点液位检测中的应用方案

一、液位计行业需求

在容器中液体介质的高低叫做液位,测量液位的仪表叫液位计。液位计为物位仪表的一种。液位计在工业和民用领域中发挥着至关重要的作用,它不仅用于保障生产过程的安全,还在库存管理、环境保护等方面扮演着重要角色。通过选择合适的液位计并正确使用和维护,可以提高生产效率、降低成本、保障安全并保护环境。液位计的种类繁多,有音叉振动式、磁浮式、压力式、超声波、声呐波、磁翻板、雷达等。每种类型都有其独特的工作原理和适用场景。


昆泰芯KTM1302就是用在磁浮子液位计中的液位检测芯片。磁浮子液位计就是一种既可以现场显示又可以输出电流/电压的一种液位计,被广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量。


二、产品特性

昆泰芯KTM1302采用Open-Drain输出结构,芯片内部使用磁阻TMR元件以及信号调理电路两部分组成。具有高精度、高速、低功耗、高灵敏度等特性,适用于工业类电子、消费类电子等磁场开关检测。芯片内部电路包含电压发生器、比较器、数字逻辑控制模块、阀值修调模块和开漏输出电路。昆泰芯KTM1302可以以极低的电流消耗,提供全极磁响应,具有宽工作电压范围和宽工作温度范围。该系列芯片可以提供多种磁场阀值、开关工作频率和封装形式,以适配各种应用场景。


昆泰芯KTM1302具体工作方式如下:

1、KTM1302是全极开关,对N和S极都有动作。


2、BOP是工作磁场,外部磁场在灵敏度方向上高于这个磁场值,磁开关芯片动作,就是等效框图中开关闭合,VOUT和GND短路,输出VOUT=L。


3、BRP是释放磁场,外部磁场在灵敏度方向上高于这个磁场值,磁开关芯片动作,就是等效框图中开关断开,VOUT和GND开路,输出VOUT是高阻状态。


4、BH是BOP和BRP的差值,这样可以防止磁铁抖动带来的重复动作。


昆泰芯KTM1302和干簧管的对比

(1)KTM1302

a. 有源器件,3脚芯片,有功耗1.6uA。


b. 固态封装,不易损坏,抗震性强 。


c. 非机械开关,经久耐用,寿命长。


d. 封装尺寸小,容易摆放,能满足小尺寸高精度的检测要求。


e. 灵敏度较高,容易实现检测。


f.  水平磁场检测,与干簧管磁场检测方向相同。


(2)干簧管

a. 无源器件,2脚封装,无功耗。


b. 玻璃外壳,容易损坏,抗震性弱。


c. 机械触点开关,有机械寿命短的限制。


d. 封装尺寸≥5mm,尺寸较大。


e. 可以接入高电压,高过载电流。


结论:由于干簧管结构上的不稳定性以及寿命短的问题,现在使用磁开关替代干簧管已经成为趋势。


三、行业应用

多点液位检测实现方案

电路设计如图所示


• 当其中有芯片导通,根据电阻串并联原理,电阻回路将会经过开关芯片KTM1302返回。Rs是电阻回路的等效电阻。


• 如果同时导通多个芯片,电阻回路将会经过最前端的开关芯片KTM1302返回。


• 电路回路中串联的电阻推荐使用参数:10~30Ω。


• 随着不同位置的KTM1302的开启,等效电阻Rs成梯度式线性变化。


结构布局如下:


浮子360旋转,芯片处磁场仍均匀。


磁路设计:

1、X轴下方磁场最大值需要小于芯片BRP值。


2、X轴上方磁场最大值需要大于芯片BOP值。


3、X轴上方磁场BOP与BRP之间的距离为开启距离D,设定需要D≥1.5*PH(芯片间距)。


这样磁路可以保证每一个位置处都有芯片导通,不会出现断点。这种设计是最理想的设计。

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产品型号
品类
封装
电压范围(V)
磁场阈值(Gs)
开关频率(Hz)
功耗
KTM1301TB-ST3
TMR开关传感器
SOT-23-3L
1.8V~5.5V
30Gs
连续工作
1.9uA@3.0V

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