Sensor + Controller: Gemischtes Doppel Nutzung eines Hall-Sensors in Verbindung mit einem 8-bit-Controller

Drehwinkelsensoren für Pedale, Drosselklappen und Füllstandsmesser, Positionserfassungen und Stromfühler – in all diesen Anwendungen kommen lineare Hall-Sensoren zum Einsatz. Infineon bietet einen programmierbaren linearen Hall-Sensor mit digitaler Datenschnittstelle an und liefert Entwicklern hierfür Lösungen mit 32- und 16-bit-Mikro-controllern, nicht jedoch mit 8-bit-Mikrocontrollern. Die Verwendung eines preisgünstigen µC erschließt diesen hochauflösenden Sensoren jedoch Applikationen, bei denen die Kosten eine wichtige Rolle spielen, aber auf die Vorteile der Digitalisierung des Mess-Signals bereits im Sensor nicht verzichtet werden kann.

Infineons TLE4998S ist ein programmierbarer linearer Hall-Sensor mit digitaler SENT-Datenschnittstelle (Single Edge Nibble Transmission; SAE J2716), der auch für automobile Anwendungen mit Umgebungstemperaturen bis zu 150 °C spezifiziert ist. Lösungen für SENT-Receiver stellt Infineon auf seiner Homepage für 32-bit-Mikrocontroller vom Typ TriCore und 16-bit-Controller der XC2000-Familie zur Verfügung. Hier wird nun die Decodierung der Ausgangsdaten eines TLE4998S mit SENT-Schnittstelle anhand eines 8-bit-Mikrocontrollers der STM8-Familie von STMicroelectronics beschrieben.

Der TLE4998S bietet drei konfigurierbare Messbereiche von ±50 mT, ±100 mT und ±200 mT. Jeder Bereich wird mit 16 bit aufgelöst, wobei im Inneren ein DSP an der Verarbeitung der Signale der Hall-Brücke arbeitet. Zur Kompensation wird auch die Temperatur gemessen, verarbeitet und für Zwecke des Anwenders ausgegeben.

Die lineare Übertragungsfunktion lässt sich mit den Parametern Gain und Offset in weiten Grenzen frei programmieren. Gain, und damit die Steigung der Übertragungsfunktion, kann dabei auch negativ werden. Das Zeitverhalten des SENT-Signals ist ebenfalls programmierbar, wurde aber für diese Untersuchung bei dem voreingestellten Wert belassen. Einen ähnlichen Hall-Sensor mit SENT-Schnittstelle führt Micronas mit dem HAL2830.

Die STM8-Familie besteht aus den drei Unterfamilien STM8S, STM8L und STM8A, die für den Einsatz in Industrie-, Low-Power-/LCD- und Kfz-Anwendungen entwickelt wurden. Durch eine dreistufige Pipeline ist die CPU flott im Programm-Code unterwegs. Die Bauteile der STM8S und STM8A gibt es mit LIN- und CAN-Schnittstellen. Die STM8A überstehen Belastungstests nach AEC-Q100, und es gibt Varianten für Umgebungstemperaturen bis 140 °C. Durch diesen erweiterten Temperaturbereich eignen sich die STM8A-Bausteine auch für Anbauten an Motor und Getriebe.