在举动设备和消费性运用范畴，低功耗无疑是最干流的规划思想。不过，对许多其他运用范畴的体系产品来说，低功耗也是产品规划时的要点。例如对不易挨近区域装置在偏远区域的仪器、或是装置在地下、海底等人类难以挨近地址的感测体系来说，功耗越低，则保护的财政本钱与作业难度就能够大幅下降。
在这类的运用中，体系不只要低功耗，并且还必须极为强固，因为这类产品可能在温度改变剧烈、高湿度、高压或是有污染物存在的环境下运作，其环境条件极为苛刻。
在各种感测运用中，方位感测是很常见的运用需求，但过往的方位感测办法不是强固性有疑虑，便是功耗相对较高。不过，跟着技能进步，要完成兼具高强固性与低功耗特性的方位感测现已不再是问题。
方位感测运用无所不在 电位/光学编码强固性有缺失
无论是在最简略或最杂乱的运用中，旋转和线性方位感测都是很常见的需求。
一般来说，如果是要开发比较简略的运用，规划人员一般倾向选用典型的电位器（Potentiometer）做为方位传感器，要求较高的运用则一般会运用光学编码器。可是，若将强固性和苛刻条件耐受度加进需求列表中，则这些设备都不是最理想的挑选。电位器简略发生各种电器及机械故障，构成组件失效。此外，不管是光学编码器或电位器，其运作都很简略遭到尘埃、尘垢、油脂和液体等污染物的影响；剧烈碰击或轰动也会使这些设备无法坚持准确的丈量输出。
将传感器加以密封，能够防止遭到环境物质的污染，可是这种办法很贵重，并且可能会献身主机产品的拼装或组织规划，并且密封体的任何损坏或老化，可能会缩短传感器体系的运作寿数。
磁性方位感测强固性佳 功耗问题已有大幅改进
除了光学编码器之外，还有一种能够完成非触摸式感测的办法，亦即磁性方位感测。可是，以往对功耗要求较为严厉的运用，大多不喜欢选用磁性方位传感器，因为这类组件给人功耗很高的刻板形象。从磁性方位传感器的运作形式来说，这样的刻板形象并没有错，可是跟着技能进步，这样的观点现在现已过期了。
尽管如此，磁性感测的原理仍是值得研讨，以便了解为何功率问题是引发规划人员疑虑的原因。由Edwin Hall发现的霍尔效应（Hall Effect），解说了磁场怎么影响流过导体的电流。简略来说，霍尔效应电磁传感器的作业原理，便是笔直效果于某导体的磁场（B）会影响流过导体的电流（I）（图1）。一个南北极磁铁的旋转，会让邻近的导体感遭到磁场强度跟着极性从N极晃动到S极并再次回来而有所改变。这种磁场的改变会成份额地影响流过导体的电流，这种继续改变的电流会构成导体的电压 （VH），很简略丈量。
图1 霍尔效应解说磁场怎么影响流过导体的电流
在磁性方位传感器（MPOS）中，电压信号可经数学运算转换成视点或直线位移的丈量成果。但为了使传感器运作，需求有电流流过导体来发动霍尔组件。
因为霍尔传感器以这种办法罗致电流，所以相较其他技能，例如电位器及光学编码器，霍尔传感器一般会运用更多电流。如今的霍尔感测是运用硅组件来发生电压，并将信号处理和运算功用整合在单一电路中。可是，这种会被磁场影响的电流，仍是整个组件运作的中心。
MPOS有一个能胜过电位器的长处，有助于缓解功耗问题。电位器是一种被动式机电设备，无法让规划工程师装备其功率设定。电位器总是在敞开状况，总是罗致相同的电流。而MPOS则是一种具有内建操控及装备电路的智能型设备，能够完成各种低功耗设定。
MPOS最明显的省电办法是电力循环，在停机（Stop）形式时，能够将功耗降至0。可是，MPOS在发动时确实需求相较安稳运行时更多的电流，并且在发动时也需求处理时刻。如此一来，某个动作开端的时刻，与MPOS供给位移量测的时刻之间是有推迟，就成为一个问题。这点在某些运用中无法被承受。
还有别的一种下降MPOS耗电量的办法，也便是将传感器中不重要的组件断电，只要在需求量测时才供给电力给它们。越多的电路组件被断电，则传感器从断电到能够开端采样所需的时刻就越长。
为帮忙规划师在任何特定运用中达到速度和功率之间的正确平衡，奥地利微电子最近宣布了一系列旋转MPOS，能供给运用者深度和浅度断电的形式挑选。两种低功率状况以及“正常（Always On）”形式，各自支撑不同的采样速率。这让规划师能够挑选合适全体体系功率需求的采样速率。
在深度断电形式，传感器仅罗致3μA电流，最大功耗为9.9μW。另一种低功率形式会让电源发动（Power-On）重置电路坚持效果；在这个形式中，芯片会罗致33μA 电流，最大功耗则是108.9μW。在“正常”形式，最大功耗是28mW。发动此设备所需的额外时刻是580μs，而在样本撷取以及发生中止输出至微操控器之间的推迟是500μs。
水下马达驱动事例探求
说了这么多关于MPOS的理论与操作，它们在苛刻环境中实践运作的牢靠性怎么？
为了答复这个问题，笔者运用奥地利微电子的AS5055A标准型MPOS规划了一个简略的水下马达驱动运用。该组件会发生数字输出，尽管无法立刻在示波器上看到，可是能显现在图形用户接口（GUI）中。
AS5055A被装置在标准型转接板上，它的电源及输出接脚和电线衔接。整个电路板以DIY商铺中常见的现成橡胶涂料涂覆（图2）。
图2 通过防护涂布的AS5055A方位传感器转接板。
预备完成后，将一个简略型直流（DC）马达和这个夹具衔接，与马达底端衔接的一个直径6mm的磁铁，要坐落转接板上的AS5055A芯片的正上方（图3）。
图3 装置在马达上的磁铁，坐落AS5055A磁性方位传感器的正上方。
拼装完成后，接着装置背衬板并浸于2.5公分深的水中（图4）。将电力传送给马达及转接板电路，就可从图5的GUI中看到来自AS5055A的感测输出成果：因为衔接AS5055A的接口是数字的，所以只会显现实时的截图。MPOS如预期地动作，GUI显现的是被撷取到的角位移丈量值。
图4 AS5055A转接板彻底浸没在水中。
图5 来自浸于水中的AS5055A输出数值
运用相同的涂布及沉溺办法，一个相似的测验输出也显现在示波器的显现屏幕上（图6）。这个三角波形显现这个磁铁继续进行360°旋转。在0°时，来自MPOS的模拟输出电压为最小；在360°时为最大。这两个测验显现，该解决方案能牢靠地运作。
图6 在示波器上显现AS5055A的输出信号
这种防护涂布能供给硬化MPOS的效果，使其能在苛刻环境中运作。风趣的是，它的影响就如一些外来物，例如尘埃、油脂或尘垢的污染效果相同。这样的硬化处理睬让电位器或光学编码器彻底失效，但MPOS的功用丝毫不会被影响。
低功率MPOS翻开运用新范畴
该怎么运用这个新一代的低功率MPOS呢？电位器的触摸点以及光学编码器的光学体系很简略因外表受损或变脏而影响到功用正常运作，磁性解决方案则不会遭到这些要素影响。MPOS的功用是感测磁铁的旋转运动，而这个磁铁和传感器之间隔着1.5~3mm的空地，没有触摸点和移动部件，所以不会发生机械式耗费，也不会有尘埃、油脂或液体进入旋转组织及弄脏光学码转盘（OpTIcal Code Wheel）的状况发生。全体来说，在污染较为严峻的环境下，以MPOS替代电位器或光学编码器，是较为牢靠的挑选。
非触摸式感测办法的另一个优点是实质安全（Intrinsic Safety）。实质安满是一种防护技能，借由约束可用来焚烧的能量，保证电子设备在风险区域的安全运作。因为是选用无冲突式规划，所以非触摸式解决方案本来就不会有火花发生，可轻松完成契合实质安全需求的电路。
关于水下石油勘探和挖掘范畴的电子设备制造商而言，低功耗运作也大有益处。在深水石油和天然气设备中，长途遥控和实质安全的传感器是必要的。在这样的运用中，低功耗以及不受高压及浸没于石油环境影响的磁性方位感测技能，有适当明显的优势。
在长途或电池供电的设备，以及像是实质安全电路此类体系中，低功耗操作是基本要求，若还必需不受压力、液体、尘土或脏污的影响，则相似的方位传感器，如电位器及光学编码器，在没有杂乱及贵重的屏遮和防护的状况下，都是不适用的。
因而，能供给可挑选支撑低功率形式的新一代磁性方位传感器，将可让工程计师得以开宣布准确、安定的方位感测体系，一起满意极低功耗的体系要求。
