3D датчик положения на основе эффекта Холла реализует компенсацию магнитного поля рассеивания

Возрастающее требование к компенсации магнитного поля создает новые проблемы для проектирования магнитных датчиков. Сопряженный с повышенными требованиями к функциональной безопасности, согласно ISO 26262, для автономных функций управления и растущей потребности в цифровых интерфейсах (например, SENT, SPI, PSI5), режимах с низким энергопотреблением и 3D-возможностях, рынок явно требует своего рода датчика, который обеспечивает большую функциональность и гибкость. На недавней выставке электротехнической продукции TDK представила трехмерную модель датчика положения Холла, обозначенную Micronas HAL 39xy. По мнению компании, она уникальна тем, что предлагает как компенсацию полей рассеивания, так и очень гибкую архитектуру.

Новые датчики HAL39xy предлагают четыре разных режима измерения в одном устройстве. Очевидным преимуществом такой функции является то, что клиентам нужно только определить только одно устройство, а не различные версии аппаратного обеспечения. Новые датчики хорошо подходят для широкого спектра применений, включая все виды клапанов и исполнительных механизмов, селекторов и переключателей передач, определения положения педали, определения положения элементов в системах передачи, определения угла поворота рулевого колеса или обнаружения положения шасси.

Для устройства доступны четыре различных режима измерения:

• Обнаружение линейного положения с компенсацией поля рассеивания;
• Обнаружение угла поворота на 360 ° с компенсацией поля рассеивания;
• Обнаружение угла поворота на 180 ° с компенсацией поля рассеивания, включая градиентные поля;

Датчик предоставляет возможность измерение магнитного поля в реальном 3D пространстве (BX, BY, BZ).

Каждый режим использует различную комбинацию пластин Холла, чтобы обеспечить лучшую производительность.

Семейство HAL 39xy предоставляет широкий спектр возможностей настройки. Каждый датчик оснащен цифровым сигнальным процессором (DSP) и встроенным микроконтроллером (рисунок ниже). Цифровой сигнальный процессор в основном отвечает за быструю обработку сигнала (вычисление угла, компенсацию и так далее). В то время как микроконтроллер выполняет общее планирование, конфигурацию интерфейса и наблюдение за функциональными задачами, связанными с безопасностью. Индивидуальная прошивка может быть разработана для обоих блоков.

Вместе с гибким интерфейсом датчик Холла позволяет клиентам реализовывать новые виды приложений. Например, это может включать в себя индивидуальную обработку сигналов или поддержку новых стандартов интерфейса. TDK отмечает, что архитектура HAL 39xy позволяет клиентам разрабатывать новые решения, используя быстрые методы прототипирования. Это также облегчает адаптацию к изменениям в интерфейсных стандартах, таких как SENT и PSI5.

В автомобилях требования к магнитным полям рассеивания  являются большой проблемой для датчиков магнитного поля. Электродвигатели и электрическая проводка в гибридных электрических транспортных средствах (HEV) и электромобилях (EV) работают с большими токами и могут создавать магнитные поля, которые искажают работу датчиков магнитного поля.

Современный датчик Холла теперь должен обладать надежной защитой от полей рассеивания, соответствующей последнему стандарту ISO 11452-8 и соответствующим требованиям OEM. Здесь концепция «иммунитета» в отношении поля рассеивания основана на массиве вертикальных и горизонтальных пластинах Холла. Сердцем сенсора является запатентованная трехмерная ячейка Холла. С помощью этой гибкой измерительной матрицы инженеры-конструкторы могут выбрать наилучшую концепцию поля рассеивания для поставленной задачи измерения.

Первые образцы будут доступны в первом квартале 2019 года. В настоящее время разрабатываются дополнительные варианты датчиков, такие как версия с двойной матрицей с резервированием или со встроенными конденсаторами.