Allegro MicroSystems

PCB-loser 3D-Magnetsensor

9. November 2022, 7:31 Uhr | Iris Stroh

Robuster A31316 ermöglicht flexible Integration für präzise kontaktlose Positionserfassung

Allegro MicroSystems stellt mit dem A31316 einen 3D-Halleffekt-Positionssensor vor, der die eigene 3DMAG-Reihe erweitert.

Der neue Sensor von Allegro MicroSystems wird im branchenweit kleinsten PCB-losen Gehäuse mit 4 mm × 4 mm Baugröße ausgeliefert und eignet sich für Anwendungen rund um die Fahrzeugsicherheit sowie für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS), die ein hohes Maß an Flexibilität und Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen erfordern, z. B. im Antriebsstrang und Fahrwerk. Der Sensor eignet sich auch für industrielle Anwendungen, die eine lineare Wegmessung oder Drehpositionsmessung erfordern.

Anwendungen im Antriebsstrang und im Fahrwerk, in Fahrgastrückhaltesysteme und in Getriebeschaltungen sind Vibrationen und Verunreinigungen ausgesetzt, die die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen können. Die in Antriebsstrang- und Fahrwerksanwendungen verwendeten Positionssensoren erfordern typischerweise unterstützende Bauelemente wie Leiterplatten und Kondensatoren. Ist ein Positionssensor in einer schmutzgefährdeten, vibrationsbehafteten Umgebung erforderlich, kann die Baugruppe durch Verunreinigungen und Vibrationen beeinträchtigt werden, was deren Leistungsfähigkeit einschränkt. Das Gleiche gilt für viele industrielle Linear- und Drehsensoranwendungen. Entwickler müssen dann robuste Designs in den zugewiesenen schmutzigen und vibrationsreichen Bereich einpassen.

Der 3D-Hallsensor A31316 erübrigt eine Leiterplatte oder andere externe Komponenten. Bei diesem Sensor sind der Chip und die Kondensatoren in einem einzigen Gehäuse untergebracht, um die Anforderung nach kompakten, leistungsstarken Positionssensoren abzudecken, die in diesen Umgebungen robust arbeiten sollen. Für vibrationsfeste Designs können die Pins des A31316 direkt an den Leadframe der Steckverbinder geschweißt oder gelötet werden, und für Dichtheit umspritzt oder vergossen werden. Diese Integration vermeidet eine Beeinträchtigung durch Verunreinigungen und Vibrationen und sorgt für mehr Designflexibilität in Bereichen, in denen diese ein potenzielles Problem darstellen.

Der A31316 ist für rotierende als auch für lineare Anwendungen mit langem Hub konzipiert und bietet eine hohe Winkelgenauigkeit über den gesamten Grade 0-Temperaturbereich (-40 bis 150 °C). Seine flexible Kalibriertabelle (33 feste Punkte oder 22 frei platzierte Punkte) reduziert den Zeitaufwand sowie die Komplexität der End-of-Line-Kalibrierung und minimiert Fehler aufgrund mechanischer Fehlausrichtung. Der A31316 enthält umfangreiche On-Chip-Diagnosefunktionen, die einen zuverlässigen und sicheren Betrieb gewährleisten.

Die 3DMAG-Reihe magnetischer Dreh- und Linearpositionssensoren für Automotive- und Industrieanwendungen kombiniert Allegros planare und vertikale Hall-Effekt-Technologie zur Messung von Magnetfeldkomponenten auf drei Achsen (X, Y, Z) und ermöglicht so eine echte 3D-Messung mit einem großen magnetischen Dynamikbereich ohne Sättigung. Als neuester Sensor dieser Reihe ist der A31316 der erste magnetische Positionssensor von Allegro, der die Messung in mehreren Richtungen in einem PCB-losen SIP-Gehäuse ermöglicht. Er bietet Entwicklern einen konfigurierbaren Signalpfad und eine flexible Linearisierung für die End-of-Line-Kalibrierung, um die Messgenauigkeit zu optimieren. Der Sensor kompensiert nichtlineare Felder und statische Sensor-zu-Magnet-Ausrichtungsfehler. Der hohe Grad an Konfigurierbarkeit macht es Entwicklern leicht, gleichermaßen Genauigkeit und Kalibrierzeit zu optimieren. Dies trägt auch dazu bei, den Datenverarbeitungsaufwand in der elektronischen Steuereinheit (ECU) zu minimieren und die End-of-Line-Ausbeute für nicht ideale Magnete und mechanische Montagetoleranzen zu maximieren. Mit dem Multi-Level-Ausgang mit Binning-Funktion kann man mehrere Magnetschalter-ICs durch einen einzigen A31316 ersetzen.

Mehr Funktionen für mehr Leistungsfähigkeit

Der A31316 verfügt über eine Manchester-Schnittstelle, um das EEPROM über den Ausgangspin zu programmieren. Damit erübrigt sich eine separate Programmierschnittstelle. Der Sensor speichert zuverlässig werkseitige und vom Kunden programmierte Kalibrierungseinstellungen und verfügt über dedizierte Register, die der Kunde nutzen kann. Eine höhere Versorgungspannung für die EEPROM-Programmierung ist nicht erforderlich, der A31316 lässt sich direkt mit der Versorgungsspannung von 5 V programmieren. Dies ermöglicht die einfache Integration mit Mikrocontrollern oder anderen Bauelementen mit 5V Versorgungsspannung.

Der Sensor verfügt über das branchenweit schnellste SENT-Protokoll mit Tickzeiten von 0,5 bis 10 µs und über eine PWM-Schnittstelle (Pulsweitenmodulation) mit 125 Hz bis 16 kHz Trägerfrequenz für eine einfache digitale Schnittstelle zu Mikrocontrollern.

Der A31316 entspricht den Richtlinien für funktionale Sicherheit (SEooC; Safety Element out of Context), unterstützt die Integration auf Systemebene nach ASIL B gemäß ISO 26262 und ist Automotive-qualifiziert nach AEC-Q100 Grade 0.

Der A31316 wird im dreipoligen PCB-losen SIP-Gehäuse (Suffix UC) ausgeliefert. Preise und Muster sind über Allegros Vertrieb vor Ort oder einen autorisierten Distributor erhältlich.