Датчик Холла нацелен на важные с точки зрения безопасности автомобильные системы

Датчик на эффекте Холла изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. Устройства на эффекте Холла используются в качестве датчиков приближения и для определения местоположения, скорости и тока. Датчик на эффекте Холла - это долгосрочное решение, поскольку в нем нет механических частей, которые со временем изнашиваются.

Компания Melexis анонсировала интегральную схему линейного датчика Холла MLX91377, совместимую с ASIL. Устройство предназначено для использования в важных для безопасности автомобильных системах, таких как рулевое управление с электроусилителем (EPAS). MLX91377, разработанный как элемент безопасности вне контекста (SEooC), соответствует стандарту ISO 26262 и соответствует требованиям AEC Q-100 Grade 0.

Датчики эффекта Холла

Эффект Холла - это измеряемое напряжение через проводник (или полупроводник), когда электрический ток, протекающий через него, находится под влиянием магнитного поля. В этих условиях поперечное напряжение создается перпендикулярно приложенному току из-за уравновешивания лоренцевых (электромагнитных) и электрических сил.

Конструкция любого устройства обнаружения эффекта Холла требует наличия магнитной системы, способной реагировать на физический параметр, обнаруживаемый через электронный интерфейс ввода. Датчик на эффекте Холла обнаруживает магнитное поле и выдает аналоговый или цифровой сигнал, соответствующим образом преобразованный в стандартный в соответствии с требованиями электронной системы.

Поскольку это позволяет им работать без контакта, датчики Холла находят широкий спектр применений:они используются, например, в качестве датчиков приближения, позиционирования и скорости.

В своей простейшей форме датчики Холла работают как аналоговые преобразователи, которые возвращают напряжение; Следовательно, в известном магнитном поле можно измерить расстояние до пластины Холла. Также часто можно встретить датчики Холла в сочетании со схемами, которые позволяют устройству действовать в цифровом виде - включение / выключение - и, следовательно, в качестве переключателя. Еще одно типичное применение датчиков Холла - измерение скорости валов и колес, например, в спидометрах, системах зажигания двигателей внутреннего сгорания или антиблокировочных тормозных системах.

В автомобильной промышленности используются самые разные условия эксплуатации:от очень низких (-40 ° C) до очень горячих (160 ° C). Кроме того, они подвергаются сильной вибрации и потенциальному загрязнению грязью, пылью, жидкостями и т. Д. Даже в этих условиях они должны работать без сбоев в течение многих лет. Датчик Холла должен хорошо работать даже в этом широком диапазоне.

Раствор Melexis

Благодаря рабочей температуре окружающей среды до 160 ° C и сочетанию высокой линейности с превосходной термической стабильностью, включая малое смещение и дрейф чувствительности, MLX91377 поддерживает точное и надежное определение крутящего момента в системах EPAS, чтобы обеспечить безопасное управление при обычном и автономном вождении.

MLX91377 удовлетворяет широкому спектру вариантов использования бесконтактного определения положения в автомобильной и промышленной сфере, включая датчики крутящего момента рулевого управления, датчики ускорения, тормоза или педали сцепления, датчики абсолютного линейного положения, датчики уровня поплавка, бесконтактные потенциометры, датчики малоуглового положения. и датчики положения малого хода.

«MLX91377 обеспечивает улучшенную производительность по всем направлениям, что позволяет использовать приложения с высокими требованиями к безопасности, такие как определение крутящего момента в автомобилях. В настоящее время нет доступных плат для разработки, однако MLX91377 поддерживается стандартным инструментом программирования Melexis PTC-04 », - сказал Ник Чарнеки, менеджер по глобальному маркетингу, датчики положения и скорости компании Melexis.

Рис. 1. Блок-схема MLX91377

Программируемый диапазон измерений и многоточечная калибровка повышают гибкость разработчиков, а разнообразие протоколов вывода позволяет использовать одну интегральную схему в нескольких приложениях, сокращая усилия и затраты на повторную аттестацию. Протокол короткого ШИМ-кода (SPC) позволяет производить измерения и передавать их после обнаружения пускового импульса. Это позволяет синхронизировать до четырех датчиков MLX91377 с частотой до 2 кГц, что позволяет выполнять несколько одновременных измерений магнитных параметров с детерминированной задержкой для обеспечения высокой точности (рис. 1).

«В зависимости от типа выхода MLX91377 может запускаться по протоколу или запускаться изнутри. MLX91377 предлагает оба метода. При использовании протокола SPC MLX91377 ожидает, пока управляющий микроконтроллер не получит пусковой импульс », - сказал Ник Чарнеки.

Он продолжил:«Когда импульс обнаружен, датчик быстро получает магнитные данные, оцифровывает их и компенсирует ошибки смещения и чувствительности, линеаризует их в соответствии с программируемой справочной таблицей, а затем передает их мастеру в цифровом формате в соответствии с ОТПРАВЛЕННЫЙ формат. При работе в режиме аналогового вывода MLX91377 автономно собирает данные, выполняет ту же компенсацию, что и в режиме SPC, а затем выводит значение через аналоговое ратиометрическое напряжение для считывания системным микроконтроллером. Оба интерфейса широко используются в автомобилестроении, причем SPC является более новым и обычно предпочтительным для конфигураций с несколькими ИС. Срабатывающий характер SPC позволяет всем датчикам регистрировать магнитное поле одновременно, тем самым сводя к минимуму временную задержку между измерениями на ИС. Время получения ответа зависит от конфигурации протокола, но обычно составляет <500 мксек и значительно меньше для аналогового выхода ».

Рис. 2. Иллюстрация синхронизации SPC в режиме отсчета времени 1,5 мкс и формате H.2

В режиме SPC MLX91377 начинает сбор данных после получения пускового импульса, независимо от сконфигурированного режима. Полученные данные будут отправлены в том же кадре SENT. Эта функция доступна для любого времени тика больше или равного 1,5 мкс (рис. 2 и 3).

Рис. 3. Стандартная конфигурация SPC "главный-подчиненный"

MLX91377 поддерживает уровень функциональной безопасности ASIL-C в цифровом режиме (SENT или SPC) и ASIL-B в аналоговом режиме, обеспечивая высокий уровень диагностики на уровне кристалла и способный обнаруживать внутренние неисправности и переводить себя в безопасное состояние для предотвратить нежелательное поведение транспортного средства.

Следующими проблемами будут все чаще и чаще операционная среда со все более критическими рабочими температурами. Аналогичным образом, невосприимчивость к полям утечки, с ростом электрификации транспортных средств, будет все более широко распространяться, как и требования функциональной безопасности.

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт Power Electronics News.