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Magnetfeld-Sensoren

Redundanter 3D HAL® Magnetfeld-Sensor mit außergewöhnlich hoher Ausgangs-Flexibilität

  • Dual-Die Hall-Effekt-Sensoren HAR 379x mit PWM-Ausgang und SENT-Protokoll nach SAEJ2716 (Rev. 4)
  • Hohe Genauigkeit bei der Winkelmessung mit Redundanzfunktion im kleinen SOIC8-Gehäuse für sicherheitskritische Automobil- und Industrieanwendungen
  • Präsentation der HAR 379x-Sensoren vom 26. bis 28. Juni 2018 auf der Sensor+Test Messe in Nürnberg am Stand 204 in Halle 1

Hall-Effekt-Sensoren HAR 379x


Die TDK Corporation erweitert sein Micronas Hall-Effekt-Sensor-Portfolio um die HAR 379x-Sensoren für mehrdimensionale Magnetfeldmessungen in sicherheitskritischen Automobilanwendungen entsprechend den Regeln des ISO 26262 Standards sowie in Industrieanwendungen.

Die neuen Sensoren verfügen über einen digitalen Ausgang: Neben dem PWM-Ausgang (Puls-Weiten-Modulation) wird auch das SENT-Format nach SAEJ2716 der neusten Generation (Rev.4) unterstützt. HAR 379x ist die Dual-Die-Version der HAC 37xy-Familie im SMD-Gehäuse auf Basis der 3D HAL®-Technologie von TDK-Micronas. Die Sensoren erfassen Winkel von 0° bis 360° (am Ende einer Welle sowie bei der Durchsteckmontage) sowie lineare Bewegungen oder dienen zur Positionserkennung. Muster sind ab Juli 2018 verfügbar. Der Produktionsstart ist für das erste Quartal 2019 geplant.

TDK präsentiert seine HAR 379x-Sensoren vom 26. bis 28. Juni 2018 auf der Sensor+Test Messe in Nürnberg am Stand 204 in Halle 1.

Die vielseitigen Programmiereigenschaften der HAR 379x-Sensoren und ihre hohe Genauigkeit machen sie zur perfekten Systemlösung für Gangwahl-Anwendungen – insbesondere aufgrund der Möglichkeit, die Magnetfeldamplitude parallel zur Winkelinformation bereitzustellen. Beide Parameter werden über die schnelle SENT-Schnittstelle übertragen. Die Information zur Magnetfeldamplitude ermöglicht zusätzlich die erforderliche Push-Funktionalität. Darüber hinaus passen die Sensoren perfekt in Anwendungen, bei denen lineare Bewegungen gemessen werden müssen, z.B. in Anwendungen mit Doppelkupplungsgetriebe, zur Erfassung der Kupplungspedalstellung, als Motorhubsensor, in Getriebeanwendungen oder zur Zylinder- und Ventilpositionserfassung.

In jedem HAR 379x-Sensor sind zwei Dies integriert, die unabhängig voneinander arbeiten. Die beiden Dies werden so übereinander positioniert, dass sie mechanisch voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. Dank dieser fortschrittlichen Montagetechnik liegen die beiden sensitiven Elemente sehr nahe beieinander. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die beiden Hall-Elemente annähernd das gleiche Magnetfeld messen und so synchrone Ausgangssignale erreicht werden. Sensorlösungen mit Redundanzfunktion – integriert in ein einziges Gehäuse – reduzieren Kosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems aufgrund kleinerer Leiterplatten (PCB) und eingesparter Lötkontakte. Der HAR 379x ist in einem sehr kleinen 8-Pin SOIC8-Gehäuse erhältlich.

Die herkömmliche, eindimensionale Hall-Technologie misst lediglich die orthogonal zur Chipoberfläche verlaufenden Magnetfeldkomponenten. Durch die Entwicklung der 3D HAL®-Technologie ist es Micronas gelungen, vertikale Hall-Elemente im Standard-CMOS-Prozess umzusetzen. Dadurch wurde es möglich, die relative Magnetfeldstärke sowohl aus der horizontalen als auch aus der vertikalen Komponente zu bestimmen – der Schlüssel zur hochgenauen Winkelmessung. Die HAR 379x-Sensoren sind integrierte Dual-Die-ICs, die zwei vollständig redundante Ausgangssignale liefern. Jeder Sensor enthält zur Detektion von Magnetfeldkomponenten in X-, Y- Richtung an einem einzigen Punkt eine sogenannte Pixelzelle, die aus zwei vertikalen (BX, BY) und einem horizontalen (BZ) Hall-Element besteht. Magnetfeldlinien parallel zur Sensoroberfläche werden von den vertikalen Hall-Elementen detektiert, wohingegen die Komponente senkrecht zur Chipoberfläche vom horizontalen Hall-Element erfasst wird. Die Offset-Kompensation erfolgt mit Hilfe des Spinning-Current-Prinzips. Die HAR 379x-Sensoren ermöglichen temperaturstabile Positionsmessungen mit hoher Genauigkeit bei reduzierten Systemkosten. Darüber hinaus enthält jeder Sensor einen Prozessor zur Signalverarbeitung der zwei Magnetfeldkomponenten, Schutzschaltungen, PWM- und SAEJ2716 SENT-Ausgang.

Glossar

3D HAL®-Technologie: Ermöglicht die Messung von Magnetfeldkomponenten in allen drei Richtungen X,Y,Z an einem Punkt (sogenannte Pixelzelle)

Hauptanwendungsgebiete

Drehwinkelmessung in Automobilanwendungen, wie z.B. Drehschieber (mit Push-Funktionalität) und Hinterachslenksysteme

Lineare Positionsmessung in Pedalanwendungen (Kupplungs- und Gaspedal), im Getriebe oder zur Zylinder- und Ventilpositionserfassung

Haupteigenschaften und Vorteile

  • Geringer Winkelfehler von ±1.2° @ 30 mT Amplitude
  • 360° Winkelmessung (Off-axis oder am Ende einer Welle)
  • Direkte Messung der Magnetfeldamplitude (BX, BY, BZ)
  • Übertragung von Winkel und Amplitude via schnellem SENT-Protokoll
  • Digitale Ausgangsformate (PWM und SENT SAE J2716 Rev. 2016)
  • Adressiert sicherheitskritische Anwendungen gemäß ISO 26262 Standard
  • Volle Redundanz aufgrund zweier integrierter Dies (Dual-Die)
  • Aufgrund des großen Umgebungstemperaturbereichs von -40 °C bis 150 °C für Automobilanwendungen geeignet

Kenndaten

TypHAR 3795, HAR 3796, HAR 3797
GehäuseSOIC8
Digitale AusgangsformatePWM (200 Hz … 2 kHz), SENT SAE J2716 Rev. 2016
Winkelfehler±1.2° @ 30 mT
Magnetfeldmessbereich20 mT … 100 mT. Down to 5 mT with reduced accuracy.
SicherheitVollständig redundante Lösung. SPFM ≥ 90%, LFM ≥ 60%
MusterVerfügbar ab Juli 2018


11.06.2018

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