Neue erweiterte 3D HAL®-Sensorgeneration von Micronas mit überlegener Genauigkeit bei der Winkelmessung

Die robuste Direktwinkelsensor-Familie HAL 37xy bietet hervorragende Temperaturstabilität, hohe Toleranz gegenüber Luftspaltänderungen und Magnetalterung in Kombination mit einer breiten Palette an Diagnosefunktionen und sehr effektiven Schutzschaltungen.

Freiburg, 19. Mai  2014 – Micronas (SIX Swiss Exchange: MASN), anerkannt als zuverlässiger, weltweit agierender Partner für intelligente, sensorbasierte Systemlösungen im Automobil- und Industrieumfeld, kündigt heute die zweite Generation ihrer Direktwinkelsensor-Familie HAL 37xy an. Sie besteht aus zwei Mitgliedern: dem HAL 372x mit ratiometrischem Analogausgang und dem HAL 373x mit den Ausgangsformaten PWM und SENT entsprechend SAE J2716 Release 2010.

Diese Hall-Effekt-Sensoren arbeiten in einem Sperrschichttemperaturbereich von –40 °C bis 170 °C und sind für die Winkelmessung sowie zur linearen Positionserfassung im Automobil und in der Industrie geeignet. Aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit können sie beispielsweise zur Erfassung der Kupplungsposition im Getriebe oder bei der Leuchtweitenregulierung eingesetzt werden. Weitere mögliche Anwendungen sind das Motor-Luft-Management, wie Abgasrückführung (EGR), Drosselklappenposition oder Turbolader-Aktoren. Im industriellen Bereich können die Sensoren in verschiedensten Anwendungen wie z.B. in Joysticks oder für die Ventilpositionsbestimmung in der Automatisierungstechnik eingesetzt werden.

Andere typische Anwendungen sind Winkelmessungen bis 360° sowie alle Arten der Positionserfassung bei reduzierter Magnetgröße oder der verschleißfreie Ersatz herkömmlicher Potenziometer. Bei Verwendung eines Magneten mit einer Länge von 10 mm sind Wegmessungen von mehr als 15 mm problemlos möglich. Durch spezielle Konzeption des Magnetkreises kann eine Gesamtbewegung von bis zu 40 mm erfasst werden.

Die Hall-Sensor-Familie HAL 37xy wird in der neuesten CMOS-Technologie von Micronas mit weiter verbesserten vertikalen Hall-Elementen gefertigt. Im Vergleich zur ersten Generation der 3D HAL Technologie, die in der HAL 36xy / 38xy-Familie* zum Einsatz kommt, konnte der Gesamtwinkelfehler um 30 Prozent reduziert werden. Dies ermöglicht eine Positionserfassung mit einer sehr hohen absoluten Genauigkeit von 1,5 Grad. Dadurch stellt die HAL 37xy-Familie die genauesten Winkelsensor-Lösungen auf dem Markt bereit, die das Prinzip der vertikalen Hall-Elemente nutzen.

„Mit der zweiten Generation unserer 3D HAL Technologie bietet die neue Direktwinkelsensor-Familie entscheidende Vorteile gegenüber allen existierenden Hall- und anderen Magnetfeld-basierten Sensor-Technologien und stärkt so weiter unsere führende Marktposition“, sagt Dirk Behrens, Vice President Automotive bei Micronas.

Alle Mitglieder der HAL 37xy-Familie verwenden eine sogenannte Pixelzelle, die aus zwei vertikalen (BX, BY) und einem horizontalen Hall-Element (BZ) besteht. Diese Pixelzelle ermöglicht die gleichzeitige örtliche Messung dreier Magnetfeldvektor-Komponenten. Die vertikalen Hall-Elemente erfassen parallel zur Sensorfläche verlaufende Magnetfeldlinien, während die horizontalen Hall-Elemente die senkrecht durch die Chip-Oberfläche auftreffende Komponente detektieren. Die Fähigkeit, die relative Magnetfeldstärkte beider Komponenten zu bestimmen, ist der Schlüssel zur hochgenauen Winkelmessung.

Die Hall-Sensoren sind im kleinen SMD-Gehäuse SOIC8 oder im bedrahteten TO92UP-Gehäuse mit vier Anschlüssen untergebracht und sind nach AEC-Q 100 qualifiziert. Das SMD-Gehäuse erlaubt die perfekte Anpassung der Anwendung an alle mechanischen Positionierungsanforderungen sowie an kostensparende Produktionsprozesse. Falls ein Leadframe-Design bevorzugt wird, bietet sich das TO92UP ideal für die Bestückung an.

Zum Speichern der Kalibrierungsparameter sind die Sensoren mit einem hochtemperaturfesten, nichtflüchtigen Speicher ausgestattet. Interne digitale Signalverarbeitungsalgorithmen in Verbindung mit dem integrierten EEPROM ermöglichen die Anpassung und die robuste Kalibrierung zur Kompensation anwendungsspezifischer Störeinflüsse. 33 Sollwerte mit einer Genauigkeit von 16 Bit tragen dazu bei, systembedingte Fehler weiter zu reduzieren – vor allem bei Anwendungen zur linearen Positionserfassung. Die einfach zu handhabende LabVIEW^TM-basierte Software sowie hochwertige Applikationsbeschreibungen beschleunigen die Entwicklung – besonders für unerfahrene Magnetsystem-Designer.

Die Sensoren verfügen über ein erweitertes Feature-Set zum Nachweis und zur Identifizierung potenzieller Fehlerquellen. Eine breite Palette an Diagnosefunktionen beinhaltet die Erkennung und Signalisierung von Verdrahtungsproblemen, die Lokalisierung von Kurzschlüssen an der Ausgangsstufe sowie verschiedene interne Selbsttests des kompletten Signalpfads und der Speicherumgebung. Alle Mitglieder der HAL 37xy-Familie erfüllen die strengen EMV-Anforderungen der Automobilindustrie und bieten einen sehr hohen ESD-Schutz.

Die Programmierung der Sensoren erfolgt direkt über den bidirektionalen Ausgangsanschluss durch Variation der Ausgangsspannung. Ein separater Programmier-Pin ist nicht erforderlich.

Der Produktionsstart ist für das vierte Quartal 2014 geplant. Für die Produktdokumentation, Muster und Programmierboards kontaktieren Sie bitte ein Micronas Vertriebsbüro oder einen auf www.micronas.com/sales aufgeführten Vertriebspartner.

*Lizenzhinweis: verwendet Lizenzen des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS).