Magnetische Winkelsensoren für den Einsatz im Fahrwerks- und Antriebsbereich
Robust, genau, smart
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Robust, genau, smart
Wichtigster Systemparameter ist meist die Genauigkeit des Sensors. Der resultierende Fehler im Winkelausgang hängt immer vom Sensor selbst und vom platzierten Magneten ab. In Summe ergibt sich in den Applikationen immer ein Gesamtfehler-Budget. Darunter fallen auch alle dynamischen Einflüsse wie Temperatur oder mechanische Veränderungen im Aufbau (Toleranzen).
Die Linearität des Systems hängt von den internen Faktoren ab und wird wesentlich durch den verwendeten Magneten beeinflusst. Der AS5163 erreicht einen Linearitätsfehler unter 0,5 Prozent bezogen auf die Versorgungsspannung am ratiometrischen analogen Ausgang. Durch interne Quantisierung und Filterung der Signale wird zusätzlich das Ausgangsrauschen begrenzt. Eine einfache Zwei-Punkt-Programmierung reicht völlig aus, wobei die Anfangs- und Endposition des Sensors definiert werden. Eine aufwendige Linearisierung des Sensors ist nicht erforderlich.
Jobangebote+ passend zum Thema
Integrierte Schutz- und Diagnosefunktionen
Zu den wesentlichen Funktionen für den Schutz und die Diagnose gehören:
- Spannungsfestigkeit bis zur doppelten Batteriespannung, z.B. 27 V, wird immer öfter gefordert und integriert im Sensor ausgeführt. Dieser Überspannungsschutz an den Versorgungsanschlüssen und den Ausgangssignalen des AS5163 wird von einem integrierten Spannungsmonitor kontrolliert. Bei Bedarf wird der AS5163 abgeschaltet und so eine Zerstörung des Sensors verhindert.
- Verpolungsschutz zwischen den Versorgungspins bis –18 V ist zwingend erforderlich und im AS5163 enthalten. Auch hier kommt es im Fehlerfall zu einer Abschaltung, eine permanente Zerstörung ist auch in diesem Fall ausgeschlossen.
- Zusätzlich verfügt der AS5163 über ein integriertes Kurzschluss-Management ohne Einschränkungen hinsichtlich Temperatur oder zeitlichem Verhalten. Bei einem Kurzschluss wird der Baustein abgeschaltet und danach periodisch überprüft, ob der Kurzschlussfall noch besteht. Auch ein Kurzschluss gegen die Batteriespannung oder höher ist so möglich, ohne den Sensor zu beschädigen.
- Eine interne Überwachungsfunktion (Watchdog) erkennt wichtige Fehlerfunktionen, was speziell in sicherheitskritischen Anwendungen gefordert wird. Alle möglichen kritischen Fehler werden erfasst und über die Diagnosefunktion im Fehlerband angezeigt.
- ESD-Schutz von ±4 kV auf Chip-Ebene.
- Die Diagnose erfolgt über die Fehlerbandmethode. Die definierten Fehlerbänder sind mit 0 bis 4 Prozent bzw. 96 bis 100 Prozent definiert. Über den spezifizierten Temperaturbereich und alle möglichen Lastbeschaltungen (Pull-up, Pull-down) ist es gewährleistet, dass im Fehlerfall das Ausgangssignal im Fehlerband bleibt – beispielsweise bei einem Drahtbruch an den drei Anschlussleitungen. Auch größere Lasten, z.B. 1 kΩ, sind bei dieser Beschaltung möglich.
Der AS5163 unterstützt die digitale Anpassung der Winkelinformation auf das geforderte Ausgangsformat (Bild 4). Dabei werden die Anfangsposition (T1) und die Endposition (T2) mit der nötigen Ausgangsspannung definiert. Durch die software-unterstützte Parameterextraktion der Programmierumgebung erhält man alle notwendigen Programmierparameter. Die Positionen T1 und T2 entsprechen einer absoluten Position mit einer Winkelauflösung von 0,022 Grad. Diese beiden Punkte können digital im Kommunikationsmodus des AS5163 ausgelesen werden.
Zusätzlich kann der Schaltpunkt zwischen den beiden Clamping-Bereichen mit 14 bit Auflösung definiert werden. Dieser Punkt liegt immer außerhalb des Applikationsbereichs. Eine freie Programmierung des unteren und oberen Clamping-Bereiches wird ebenfalls unterstützt. Die Programmierparameter werden in den Sensor geschrieben und können fest programmiert werden (OneTimeProgrammable). Um eine Debug- und Test-Funktion in der Produktion des Sensorsystems zu gewährleisten, wurde ein spezieller Testmodus konzipiert. Der AS5163 kann nach dem Schreiben der Programmierparameter in das interne RAM über einen Befehl in den Funktionsmodus überführt werden. Es ist so möglich, die Programmierung zu verifizieren und gegebenenfalls Korrekturen der Parameter und Ausgangswerte vorzunehmen.
- Robust, genau, smart
- Robust, genau, smart
- Robust, genau, smart
- Robust, genau, smart
