Magnetische Winkelsensoren für den Einsatz im Fahrwerks- und Antriebsbereich
Robust, genau, smart
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Robust, genau, smart
Die Zielapplikationen des AS5163 liegen im ECU-fernen Bereich, wie als Pedalwegsensor, Drosselklappensensor, Stellventilsensor oder als Positionssensor im Fahrwerks- und Antriebsbereich. Die Integration im Steuergerät ist ebenfalls möglich. Eine einfache Programmierbarkeit stand im Vordergrund bei der Entwicklung dieses Winkelsensors.
Der Schlüssel zur erfolgreichen und sicheren Funktion, auch unter erschwerten Umwelteinflüssen, erfordert den Einsatz von Hochvolt-CMOS-Technik. Externe Schutzbeschaltungen können somit reduziert bzw. gänzlich eliminiert werden. Durch das differentielle Messprinzip des AS5163 und aller anderen Winkelsensoren der Magnetic-Encoder-Produktserie von austriamicrosystems ist der Sensor auch gerüstet für störende magnetische Fremdfelder bis zu 10 mT. Darunter fallen statische wie auch dynamische magnetische Störfelder, eine magnetische Schirmung ist nicht notwendig.
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Genauigkeit hängt nicht von den Betriebsbedingungen ab
Bei dem verwendeten differentiellen Prinzip wird der Gradient des magnetischen Feldes über dem Chip ermittelt und ausgewertet (Bild 1). Die lineare Charakteristik wird dabei optimal ausgenutzt. Es handelt sich bei dieser Messmethode um keine absolute Auswertung des magnetischen Feldes: Veränderte Betriebsbedingungen wie eine Temperaturerhöhung haben nur marginale Einflüsse auf die Genauigkeit des Sensors. Weit ausgelegte Feldeingangsbereiche und die Regelung des Hall-Stromes im Sensor garantieren zudem eine konstante Leistungsfähigkeit.
Der AS5163 beinhaltet alle notwendigen Funktionen und liefert die absolute Winkelinformation am Ausgang. Die einzigen externen Komponenten sind der Diametralmagnet und kleinere, externe Stützkondensatoren an den Versorgungsleitungen. Durch Messung und Subtraktion der Einzelfeldkomponenten im Sensor ergeben sich zwei um 90 Grad phasenverschobene Signale. Diese beiden Signale werden mittels A/D-Wandler quantisiert und digital weiter verarbeitet (Bild 2). Ein CORDIC (coordinate rotation digital computer) transformiert Sinus- und Cosinus-Information in Winkel- und Amplitudeninformation. Mit einer Auflösung von 14 bit (0,022 Grad) liegt der absolute Winkelwert vor, welcher in weiteren Verarbeitungsschritten auf die applikationsspezifische Ausgangscharakteristik umgelegt wird. Die Ausgabe kann erfolgen über einen ratiometrischen analogen Ausgang, ein PWM-Signal oder über einen 14-bit-Protokoll-Modus (Bild 3).
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