Hohe Schock- und Vibrationsimmunität für Automotive-Anwendungen Ausfallsicheres iMEMS-Gyroskop

Für sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen zugelassen: der neue Drehratensensor ADXRS800 von Analog Devices.
Für sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen zugelassen: der neue Drehratensensor ADXRS800 von Analog Devices.

Mit einer Querempfindlichkeit von 0,03°/s/g auf Linearbeschleunigungen punktet der neue Drehratensensor ADXRS800 von Analog Devices (ADI). Darüber hinaus überwacht er kontinuierlich die Funktionsfähigkeit des kompletten elektromechanischen Signalpfads.

Das auf ADIs iMEMS basierende Gyroskop wurde speziell für Automotive-Anwendungen wie Fahrdynamikregelung, Überroll- und Überschlagserkennung entwickelt. Es basiert auf einer patentierten, differentiellen »Quad-Sensor«-Struktur, die Einflüsse durch Linearbeschleunigungen, verursacht durch intensive Schock- und Vibrationsbelastungen, minimiert. Qualifiziert für sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen ist der ADXRS800 laut ADI derzeit der Drehratensensor mit dem stabilsten Ausgangssignal und der besten Vibrationsfestigkeit. Eine kontinuierlich ablaufende elektromechanische Selbsttestfunktion gewährleistet die Integrität des Gyro-Ausgangssignals während des Betriebs.

»Fahrdynamikregelsysteme benötigen zu jeder Zeit zuverlässige Inertialsignale«, sagt Thomas Wessel, Vice President, Automotive, Analog Devices. »Das gilt vor allem dann, wenn raue Umgebungsbedingungen mit großen Vibrations- und Schockbelastungen herrschen. Entsprechen profitieren sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen enorm von der Immunität des ADXRS800 gegenüber Vibrationsbelastungen. Und auch die ständig aktive Selbsttestfunktion ist entscheidend für einen ausfallsicheren Betrieb des Gesamtsystems entsprechend den höchsten Industriestandards.«
Die Querempfindlichkeit des ADXRS800 auf Linearbeschleunigungen ist mit 0,03°/s/g spezifiziert. Ferner erreicht das Bauteil eine Beschleunigungsgleichrichtung von nur 0,0002°/s/g2, eine Rauschdichte von 0,02°/s/√Hz bei +105°C und eine Null-Offset-Abweichung von maximal 3°/s über Temperatur und Produktlebensdauer. Die Offset-Stabilität wird ohne zusätzliche Kalibrierung erzielt, darüber hinaus nimmt der ADXRS800 bei typischen Betriebsbedingungen lediglich 6 mA Strom auf.

Der ADXRS800 bietet einen großen Dynamikbereich von 16 Bit, damit erfasst er Drehraten bis ±300°/s mit einer Auflösung von 80 LSB/°/s. Die Sensordaten werden als 16-Bit-Wort über eine serielle 32-Bit-Peripherie-Schnittstelle (SPI) übertragen. Außerdem weist der ADXRS800 ein geringes Rauschen von 0,16°/seff. bei der Verwendung des internen 80-Hz-Filters auf. Ein weiteres Leistungsmerkmal des ADXRS800 ist seine interne Temperaturkompensation über einen erweiterten Temperaturbereich.

Der kontinuierliche Selbsttest des ADXRS800 vereinfacht Algorithmen zur Fehlererkennung und ermöglicht Systementwicklern die schnelle Integration von Funktionen zur Fehlererkennung in ihre Systeme. Die Integrität des elektromechanischen Systems wird überprüft, indem man die Sensorstruktur elektrostatisch stimuliert, um ein Quasi-Drehratensignal zur internen Analyse zu erzeugen, das sich vom Nutzsignal durch die Frequenz unterscheidet.

Das Gyroskop ist in einem Cavity-Plastik-SOIC-16-Gehäuse (Z-Achse) oder in einem vertikal ausgerichteten, SMT-tauglichen Gehäuse (X-Achse) erhältlich. Wahlweise steht er auch in einem vertikal ausgerichteten Keramikgehäuse zur Verfügung. Damit lassen sich dreiachsige Sensorlösungen auf einer Leiterplatte ohne Erweiterungskarten realisieren. Nicht zuletzt ist der neue Drehratensensor für Temperaturen von -40 bis +125 °C spezifiziert.