Sensoren für Automotive- und Industrieanwendungen Micronas: Neue 3D-Hall-Sensoren in Planung

Der Sensor- und IC-Hersteller Micronas investiert weiter in die Entwicklung neuer Sensoren im Bereich mehrdimensionaler Magnetfelderfassung. Schwerpunktmäßig will das schweizerische Unternehmen nun seine auf der 3D-HAL-Technologie basierenden Sensorfamilien HAL36xy (zur Bestimmung von Drehwinkeln) und HAL38xy (für die Erfassung linearer Bewegungen) erweitern.

Im Gegensatz zur gängigen Magnetfeldmessung, bei der nur magnetische Felder, deren Feldlinien orthogonal zur Chipoberfläche verlaufen, erfasst werden, detektieren die HAL36xy- und HAL38xy-Sensoren durch zusätzliche vertikale Hall-Platten auch die parallel zur Oberfläche verlaufende Komponente des magnetischen Feldes. Die vertikalen Hall-Platten bieten den Vorteil, dass sie ohne zusätzliche Nachbearbeitung (Post-Processing) in einem Standard-CMOS-Prozess gefertigt werden können und dass sie das zu messende Magnetfeld selbst nicht beeinflussen.

Wie alle auf Micronas’ 3D-HAL-Technologie basierenden Sensoren verfügen auch die HAL36xy- und HAL38xy-Modelle über temperaturkompensierte Hall-Platten mit getakteter Offsetkompensation, A/D-Wandler, digitale Signalverarbeitung, einen Gegentakt-Ausgang, ein EEPROM mit redundanten Speicherzellen sowie Schreibschutz für die Kalibrierungsdaten und Datenregisterinformationen, eine digitale Programmierschnittstelle. Zusätzlich sind verschiedene Schaltungskomponenten integriert, die Diagnosefunktionen realisieren und damit der Sicherheit des Gesamtsystems dienen wie etwa Temperatur- und Spannungsüberwachung (Über- und Unterspannung), Leitungsbrucherkennung und einen Überlastungsschutz an allen Anschlüssen. Weitere Funktionen, wie etwa ein EEPROM-Selbsttest bei Systemstart, können vom Kunden zusätzlich aktiviert werden.

Die Sensoren der HAL36xy-Familie erfassen im dreidimensionalen Raum die Magnetfeldkomponenten in der X- und Y-Ebene. Durch die Messung der relativen Feldstärke beider Komponenten wird ein stabiles Ausgangssignal gewährleistet, selbst wenn der Abstand zwischen Magnet und Sensor variiert. Das Ergebnis ist eine sehr genaue und über einen weiten Temperaturbereich zuverlässige Winkelmessung von 0 bis 360°. Der HAL3625 eignet sich z.B. für Anwendungen als kontaktloses Potenziometer oder zur Positionsbestimmung bei Rotationsbewegungen und verfügt daher über ein analoges Ausgangssignal mit 12 Bit Auflösung.

Innerhalb der HAL38xy-Familie ist der Baustein HAL3855 in der Lage, die magnetische Feldstärke in der Y- und Z-Ebene zu detektieren. 32 Stützstellen ermöglichen dieser Sensorfamilie eine hohe Genauigkeit linearer Bewegungsmessungen bei minimalem Platzbedarf. Der Sensor eignet sich unter anderem zur Detektion der Drosselklappenstellung bei der Abgasrückführung (EGR) im Fahrzeug und verfügt ebenfalls über ein analoges Ausgangsignal mit 12 Bit Auflösung.

Micronas entwickelt derzeit unterschiedliche Sensorvarianten auf Basis der 3D-HAL-Technologie als Erweiterung der Familien HAL36xy und HAL38xy. Diese werden zum einen Sensoren mit digitalem Ausgang beinhalten, zum anderen werden Varianten mit verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten der Hall-Platten (X-, Y- und Z-Ebene) entwickelt.

Durch den weiten Temperaturbereich von TJ = -40°C bis +170°C (Junction -Temperatur) eröffnen sich für die Derivate der HAL36xy- und HAL38xy- Sensorfamilien viele Anwendungsmöglichkeiten in der Automobil- und Industrieelektronik, wie z.B. die Bestimmung von Drosselklappenstellungen mit Winkeln über 90° oder die Messung einer linearen Bewegung bis zu einer Distanz von 40 mm.

Die Sensoren HAL3855 und HAL3625 sind bislang im sehr kleinen SMD-Gehäuse SOIC8 erhältlich. Künftig sollen auch andere Größen verfügbar sein