El sensor Hall apunta a sistemas automotrices críticos para la seguridad

Un sensor de efecto Hall varía su voltaje de salida en respuesta a un campo magnético. Los dispositivos de efecto Hall se utilizan como sensores de proximidad y para el posicionamiento, la velocidad y la detección de corriente. Un sensor de efecto Hall es una solución duradera porque no hay piezas mecánicas que se desgasten con el tiempo.

Melexis ha anunciado el IC de sensor de pasillo lineal listo para ASIL MLX91377. El dispositivo está diseñado para su uso en sistemas automotrices críticos para la seguridad, como la dirección asistida eléctrica (EPAS). Desarrollado como un elemento de seguridad fuera de contexto (SEooC), el MLX91377 cumple con la norma ISO 26262 y está calificado para AEC Q-100 Grado 0.

Sensores de efecto Hall

El efecto Hall es el voltaje medible a través de un conductor (o semiconductor) cuando una corriente eléctrica que lo atraviesa está influenciada por un campo magnético. En estas condiciones, se genera un voltaje transversal perpendicularmente a la corriente aplicada debido al equilibrio de las fuerzas de Lorentz (electromagnéticas) y eléctricas.

El diseño de cualquier dispositivo de detección de efecto Hall requiere un sistema magnético capaz de responder al parámetro físico detectado a través de una interfaz de entrada electrónica. El sensor de efecto Hall detecta el campo magnético y produce una señal analógica o digital convenientemente convertida en estándar según los requisitos del sistema electrónico.

Como esto les permite operar sin necesidad de contacto, los sensores Hall, por lo tanto, encuentran una amplia gama de aplicaciones:se utilizan, por ejemplo, como sensores de proximidad, posicionamiento y velocidad.

En su forma más simple, los sensores Hall funcionan como transductores analógicos, que devuelven un voltaje; en un campo magnético conocido, es posible, por tanto, medir la distancia a la placa de Hall. También es común encontrar sensores Hall combinados con circuitos que permiten que el dispositivo actúe digitalmente - encendido / apagado - y por lo tanto como un interruptor. Otra aplicación típica de los sensores Hall es medir la velocidad de ejes y ruedas, como en velocímetros, sistemas de encendido de motores de combustión o sistemas de frenos antibloqueo.

Las aplicaciones automotrices enfrentan una amplia variedad de condiciones de operación que van desde muy frías (-40 ° C) a muy calientes (160 ° C). Además, están sujetos a altas vibraciones y contaminación potencial por suciedad, polvo, líquidos, etc. Incluso en estas condiciones, deben funcionar sin fallas durante muchos años. Un sensor de pasillo debe funcionar bien incluso en esta amplia gama.

Solución Melexis

Con una temperatura ambiente de funcionamiento de hasta 160 ° C y la combinación de una alta linealidad con una excelente estabilidad térmica, incluida la baja compensación y la deriva de la sensibilidad, el MLX91377 admite una detección de par precisa y confiable en los sistemas EPAS para permitir un control seguro en la conducción convencional y autónoma.

El MLX91377 satisface una amplia variedad de casos de uso de detección de posición sin contacto automotriz e industrial, incluidos sensores de par de dirección, sensores de aceleración, freno o pedal de embrague, sensores de posición lineal absoluta, sensores de nivel de flotación, potenciómetros sin contacto, sensores de posición de ángulo pequeño y sensores de posición de carrera pequeña.

“El MLX91377 ofrece un rendimiento mejorado en todos los ámbitos para permitir aplicaciones críticas de seguridad altamente exigentes, como la detección de par en automóviles. Actualmente no hay una placa de desarrollo disponible, sin embargo, la MLX91377 es compatible con la herramienta de programación estándar de Melexis, la PTC-04 ”, dijo Nick Czarnecki, gerente de marketing global, sensores de posición y velocidad de Melexis.

Figura 1:Diagrama de bloques MLX91377

El rango de medición programable y la calibración multipunto mejoran la flexibilidad para los diseñadores, y la variedad de protocolos de salida permite utilizar un solo circuito integrado en múltiples aplicaciones, reduciendo los esfuerzos y costos de recalificación. El protocolo Short PWM Code (SPC) permite realizar y transmitir mediciones después de que se detecta un pulso de activación. Esto permite sincronizar hasta cuatro sensores MLX91377 de hasta 2 kHz, lo que permite múltiples mediciones simultáneas de parámetros magnéticos con latencia determinista para garantizar una alta precisión (Figura 1).

“Dependiendo del tipo de salida, el MLX91377 podría activarse por el protocolo o activarse internamente. El MLX91377 ofrece ambos métodos. Cuando se usa el protocolo SPC, el MLX91377 espera hasta que el microcontrolador de control recibe un pulso de activación ”, dijo Nick Czarnecki.

Continuó:“Cuando se detecta el pulso, el sensor adquiere rápidamente los datos magnéticos, los digitaliza y compensa los errores de compensación y sensibilidad, los linealiza de acuerdo con una tabla de búsqueda programable y luego los transmite al maestro en un formato digital de acuerdo con la Formato ENVIADO. Cuando funciona en modo de salida analógica, el MLX91377 adquiere los datos de forma autónoma, realiza la misma compensación que en el modo SPC y luego emite el valor a través de un voltaje radiométrico analógico para que lo lea el microcontrolador del sistema. Ambas interfaces se utilizan ampliamente en la industria automotriz, siendo SPC más nuevo y generalmente preferido para configuraciones multi-IC. La naturaleza activable de SPC permite que todos los sensores adquieran el campo magnético al mismo tiempo, minimizando así el tiempo de demora entre las mediciones en los circuitos integrados. El tiempo para recibir la respuesta depende de la configuración del protocolo, pero normalmente es <500us y considerablemente más bajo para la salida analógica ".

Figura 2:Ilustración de tiempo de SPC en modo de tiempo de tick de 1,5 μs y formato H.2

En el modo SPC, el MLX91377 comienza la adquisición de datos una vez que se ha recibido el pulso de disparo, independientemente del modo configurado. Enviará los datos adquiridos en la misma trama SENT. Esta función está disponible para cualquier tiempo de tic superior o igual a 1,5 μs (figura 2 y 3).

Figura 3:Configuración maestro-esclavo estándar de SPC

El MLX91377 admite el nivel de seguridad funcional ASIL-C en modo digital (SENT o SPC) y ASIL-B en modo analógico, proporcionando un alto nivel de diagnóstico a nivel de dado y es capaz de detectar fallas internas y colocarse en un estado seguro para prevenir el comportamiento indeseado del vehículo.

Los próximos desafíos verán cada vez más un entorno operativo con temperaturas operativas cada vez más críticas. Asimismo, la inmunidad a los campos de fugas, con el aumento de la electrificación de los vehículos, se generalizará cada vez más, al igual que los requisitos de seguridad funcional.

>> Este artículo se publicó originalmente el nuestro sitio hermano, Power Electronics News.