Interruptor de sensor de imán pequeño

Sé lo suficiente sobre electrónica para hacer un proyecto ocasional de Arduino o Raspberry Pi, siempre y cuando no tenga que entender demasiado de lo que está pasando. Soy un tipo de software que incursiona un poco en el hardware. Por lo tanto, ni siquiera estoy seguro de poder formular una buena pregunta, por lo que no he podido buscar en Google una respuesta a esta pregunta.

Hice un pequeño dispositivo portátil (alrededor de 30 mm x 30 mm x 10 mm) que tiene un trabajo simple. Hay un imán enganchado en el dispositivo. Cuando se quita el imán, le dice a mi teléfono (a través de BLE). Piense en una especie de dispositivo de alarma personal.

Mi primer prototipo usa un interruptor de lengüeta NC y funciona perfectamente... excepto que el interruptor de lengüeta es bastante susceptible a una activación falsa cuando se empuja demasiado. El dispositivo solo debe activarse cuando se retira el imán. Como mejora, pensé que la solución probablemente era usar un IC de efecto hall. También he leído un poco sobre MEMS. El costo no es un problema, dentro de lo razonable (es decir, menos de $20), pero el tamaño y la durabilidad son absolutamente importantes.

Mis preguntas:

  1. En primer lugar, ¿es un circuito integrado de efecto Hall una solución adecuada o hay algo más que funcione mejor?
  2. Mi suposición es que debo usar un interruptor NC que esté abierto cuando el imán esté cerca. Esto hace que un pin de E/S digital pase a ALTO solo cuando se retira el imán. Mi razonamiento es que si el interruptor es NO, se cerrará cuando el imán esté cerca, lo que hará que el pin IO sea ALTO la mayor parte del tiempo. Creí que esto sería una descarga innecesaria de la batería. Pero, recientemente leí algo que sugiere que la E/S digital no funciona así. Entonces, mi pregunta es ... ¿usa más energía para mantener el estado ALTO que el BAJO?
  3. ¿Estoy pensando en todo esto mal? ¿Hay una manera simple de lograr lo mismo en un paquete muy pequeño? Estoy usando un derivado Arduino lógico de 3V con muchos pines. El dispositivo actualmente usa alrededor de 50uA, en promedio, y me gustaría que siga siendo así.
Puede colocar una serie R, filtro de derivación C para eliminar el conjunto de fallas del sensor Hall RC = T delay

Respuestas (2)

Su idea de utilizar un dispositivo de efecto Hall parece ideal.

Hay muchos sensores de efecto Hall, aquí hay uno a alrededor de $ 0.40 que sería ideal en mi opinión. Funciona a 2,3 - 5 V y tiene una salida de drenaje abierta, por lo que podría usarse con una sola entrada digital con solo una resistencia pullup de alto valor. Probablemente incluso podría usar el pullup incorporado suministrado en la mayoría de los MCU (en el rango de 20-50k Ohm. Puede buscar otros en Digikey .

Tiene un consumo de energía ultra bajo, pero puede manejarlo usando un pin de salida digital, por lo que solo se enciende cuando lo desea. Supongo que para obtener un consumo de corriente muy bajo de su MCU, pasará la mayor parte de su tiempo en modo de suspensión. Antes de irse a dormir, simplemente cambie el puerto que suministra energía a una entrada (consumo de energía más bajo) sin resistencia pullup.

Cuando utiliza un dispositivo de conmutación como el relé de lengüeta, está abierto o cerrado. Cuando está cerrado, puede cambiar fácilmente un pin de entrada MCU GPIO a GND. Sin embargo, cuando el interruptor está abierto, algo tiene que encargarse de configurar la entrada MCU GPIO a un nivel alto. Eso normalmente se hace con una resistencia al VCC del microcontrolador. Entonces, la condición de baja corriente en este caso sería cuando el interruptor está abierto. Cuando el interruptor se cierra, se sumerge corriente desde la resistencia a través del contacto del relé hasta GND, que consume energía.

Puede cambiar la resistencia y el interruptor de lengüeta de manera que la resistencia tire de la entrada GPIO a GND y el interruptor (con un lado al voltaje de suministro) luego tire del GPIO alto cuando el interruptor se cierre.

En ambos casos, el mayor estado de descarga de la batería es cuando el interruptor de láminas está cerrado, por lo que querrá seleccionar un interruptor que se abra cuando el imán esté presente (suponiendo que el imán presente es la parte del ciclo de trabajo largo del escenario de uso).

Un dispositivo de efecto Hall debería ser el dispositivo perfecto para su aplicación. Son pequeños, relativamente económicos y resistentes. Cuando seleccione un sensor, elija uno que proporcione una salida alta o baja simple en función de la presencia de un campo magnético de cierta intensidad o ausencia del mismo. Hay otros tipos de sensores Hall que producen una salida analógica basada en la fuerza del campo magnético cerca del sensor (se traduce aproximadamente a la distancia del imán), pero son más caros y tienen un procedimiento complejo para calibrarlos a un imán dado en un entorno operativo dado.