Für Industrie- und Consumer-Anwendungen
3D-Magnetsensor im WLB-5-Gehäuse
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Evaluierungskit und Simulationstool
Infineon hält verschiedene Design-in-Kits für die Evaluierung seiner 3D-Sensoren bereit. Denn bereits am Beginn des Sensor-Designs ist es für Entwickler wichtig das magnetische Set-up zu entwickeln und zu überprüfen, ob der Sensor und der Magnet die Performance-Vorgaben erfüllen. Um das Design-in zu vereinfachen, bietet Infineon u.a. Sensor 2Go Kits an. Das sind preisgünstige Evaluation-Boards, bestückt mit einem 3D-Magnetsensor und einer ARM-Cortex-M0-CPU. Die Kits verfügen über alle erforderlichen Bauelemente und Funktionen für ein effizientes Design-in einschließlich eines Debuggers. Neben dem 3D-Magnetsensor enthält das Board einen mit dem Sensor verbundenen XMC1000-Mikrocontroller und einen XMC4200-Mikrocontroller für das Debugging und die USB-Kommunikation. Über einen Micro-USB-Steckverbinder erfolgen die Stromversorgung und die Kommunikation mit dem GUI. Außerdem gehören zum Board LEDs zur Anzeige für die Stromversorgung und das Debugging sowie anwenderkonfigurierbare LEDs, Spannungsregler, Gegenstrom- und ESD-Schutzdioden. Über einen Pin-Header kann die externe Verdrahtung (Oszilloskop, externer Mikrocontroller etc.) erfolgen. Im Lieferumfang enthalten ist ein Stand-alone-Magnet, der manuell platziert werden kann. Darüber hinaus bietet Infineon Magnethalter (Add-ons), die auf dem Evaluation-Board befestigt und als Beispiel für ein magnetisches Design genutzt werden können. Die Add-ons werden laufend durch neue Ausführungen ergänzt. So gab es bisher bereits Ausführungen wie einen Joystick, einen Rotationsknopf und einen „Linear Slider“. Mit dem Linear Slider können Verfahrweg sowie Luftspalt eingestellt werden, um lineare Bewegungen zu erfassen. Das neue Add-on „Drill Trigger“ repräsentiert z.B. den Abzugsschalter einer Bohrmaschine, während der HMI (Human Machine Interface) „Direction Indicator“ einen Blinkerhebel im Auto mit neun möglichen Stellungen realisieren kann. Um die Entwicklung seitens der Endkunden weiter zu erleichtern, werden auf der Infineon Website 3D-Print-Files dieser Add-ons veröffentlicht, so dass der Kunde selbst und ohne Lieferzeiten diese Adapter per 3D-Druck ausdrucken, testen und in seine Mechanik integrieren kann:
Typische Einsatzmöglichkeiten für den 3D-Magnetsensor werden zudem mit einem Online-Designtool unterstützt. Dazu zählen die Applikationen Winkelmessung, lineare Positionsmessung und Joystick. Für jede der drei Applikationen bietet das Tool vordefinierte oder kundenspezifische Magnete – von Infineon ist dazu auch eine Magnet-Vorschlagsliste verfügbar. Das Tool errechnet automatisch die drei Magnetfeld-Komponenten in x,y,z -Richtung für die jeweilige Sensorposition. Diese Kalkulation basiert auf der vom Anwender zuvor definierten Sensoranordnung. Dabei werden auch die Montage-Toleranzen für den Sensor und den Magneten berücksichtigt.
Fazit
Der 3D-Magnetfeldsensor TLI493D-W2BW bietet neben der dreidimensionalen Magnetfeldmessung eine hohe Genauigkeit, extrem kompakte Abmessungen und eine sehr geringe Stromaufnahme. Das winzige Wafer-Level-Gehäuse und die integrierte Wake-up-Funktion für eine nochmals reduzierte Leistungsaufnahme eröffnen neuartige Design-Möglichkeiten. Variable Update-Frequenzen und Power-Modi (konfigurierbar während des Betriebs) prädestinieren den Sensor für vielfältige Applikationen. Dank der hohen magnetischen Flussdichte können Störungen durch kleinere Streufelder vernachlässigt werden.
Die kontaktlose Magnetfelderkennung, die hohe Temperaturstabilität und praktisch keine Alterserscheinungen machen z.B. die Entwicklung von neuartigen Joysticks für industrielle Anwendungen (Mensch-Maschine-Schnittstelle) möglich. Die neuen 3D-Sensoren ermöglichen zudem kostengünstige und energieeffiziente Steuerelemente, wie benutzerfreundliche Dreh-/Druckknöpfe in Elektro- oder Haushaltsgeräten, Joysticks und Spielekonsolen, aber auch die präzise und robuste Positionsmessung in der Robotik.
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