Hall-Effekt-basierter 3D-Positionssensor kompensiert magnetische Störfelder

SENSORIK

Die Micronas masterHAL-Sensorfamilie wurde von TDK durch den 3D-HAL-Positionssensors HAL 3970 für Automobil- und Industrieanwendungen erweitert. Der Sensor erlaubt eine Winkelmessung von 0 bis 360 Grad sowie eine lineare Positionserfassung.



Zur Übertragung der berechneten Positionsinformationen werden Short PWM Code Frames (SPC) verwendet. SPC ist eine Erweiterung des Standard-SENT-Protokolls gemäß SAE J2716, wobei der Triggerimpuls einer externen ECU die Datenübertragung startet.

Unterstützt werden Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sowie der Ein-Draht-Bus-Modus mit bis zu vier Sensoren. Zeittakt, Frame-Format, Triggermodus, Slow-Channel-Format, Rolling Counter und weitere Parameter sind konfigurierbar. Der Baustein kann zur Störfeld-kompensierten Lenkwinkelerfassung eingesetzt werden. Muster sollen noch im Laufe des vierten Quartals 2020 verfügbar sein.


Die Technologie

Alle Sensoren der HAL 39xy-Familie basieren auf der 3D HAL-Pixelzellentechnologie. Der HAL 3970 nutzt eine spezielle Anordnung der Hall-Platten zur genauen Messung von vertikalen und horizontalen Magnetfeldkomponenten. Aufgrund dieser Anordnung erfasst der Sensor Winkel bis zu 360 Grad und kompensiert die Wirkung externer magnetischer Störfelder.

Zur Bestimmung eines Drehwinkels ist ein einfacher zweipoliger Magnet erforderlich. Zur Messung am Ende einer rotierenden Welle sollte der Magnet über dem empfindlichen Sensorbereich platziert werden. Außerdem unterstützt der Sensor Störfeld-sichere Messungen neben der Wellenachse.


Die On-Chip-Signalverarbeitung …

des HAL 3970 berechnet einen Winkel aus den einzelnen Magnetfeldkomponenten und gibt ihn als Digitalwert aus. Der Sensor verfügt über einen DSP und einen eingebetteten Mikrocontroller. Der DSP ist für die Signalverarbeitung verantwortlich, während der Mikrocontroller die Schnittstellenkonfiguration übernimmt und die Funktionale Sicherheit gewährleistet. Kennwerte, wie Verstärkung, Offset und Referenzposition können durch die Programmierung des nichtflüchtigen Speichers an den Magnetkreis angepasst werden.

HAL 3970 ist definiert als SEooC (Safety Element out of Context) ASIL B ready, gemäß ISO 26262 und ist im SOIC8-SMD-Gehäuse erhältlich.
 

Fachartikel