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Infineon auf der Sensor+Test 2018

3D-Sensor-Design leicht gemacht

14. Juni 2018, 15:30 Uhr | Nicole Wörner

3D-Sensor-2GO-Kit für Linear-Bewegungen

Für die Evaluierung der 3D-Magnetsensoren TLE/TLI493D mit verschiedenen Magnethaltern hat Infineon seine Eval-Kits 3D-Sensor-2GO nun um den „Linear Slider“ für die Erfassung linearer Bewegungen erweitert.

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Von: Sigmund Zaruba, Applikationsingenieur bei Infineon und verantwortlich für 3D-Magnetsensoren und Hall-Schaltern

Infineon bietet verschiedene Design-Kits für die kostengünstige und einfache Evaluierung seiner 3D-Sensoren an. Denn bereits am Beginn des Sensor-Designs ist es für Entwickler wichtig zu testen, ob die ausgewählten Sensoren die Performance-Vorgaben erfüllen. Darüber hinaus sollten auch entsprechende Magnete zur Verfügung stehen. Evaluation-Kits ermöglichen hier einen einfachen und schnellen Design-Einstieg. Ab sofort gibt es die Evaluierungs-Kits für die 3D-Magnetsensoren TLE/TLI493D auch mit „Linear Slider“ für die Erfassung linearer Bewegungen.

Die neue Generation des 3D-Magnetsensors TLE/TLI493D ermöglicht eine dreidimensionale Abtastung mit hoher Genauigkeit. Mit der Erfassung von 3D-, linearen und rotierenden Bewegungen eignet er sich für vielfältige Applikationen im industriellen, automobilen und Konsumer-Umfeld. Durch seine Magnetfelderkennung in x-, y- und z-Richtung misst der Sensor zuverlässig dreidimensionale, lineare und rotierende (360 Grad) Bewegungen.

Design-Kits für Joystick-, Rotations- und Linear-Anwendungen

Für das Design mit dem 3D-Sensor bietet das 3D-Magnetic-Sensor-2GO-Design-Kit ein preisgünstiges Evaluation-Board, bestückt mit einem 3D-Magnetsensor und einer ARM Cortex-M0 CPU. Das Kit verfügt über alle erforderlichen Bauelemente und Funktionen für eine effiziente Design-Unterstützung, 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.

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Im Lieferumfang enthalten ist ein Stand-alone-Magnet, der manuell platziert werden kann. Darüber hinaus bietet Infineon Magnethalter, die auf dem Evaluationboard befestigt werden können. Hier gab es bisher zwei Ausführungen: einen Joystick und einen Rotations-Knopf. Jetzt gesellt sich mit dem Linear Slider noch eine Vorrichtung für die Erfassung linearer Bewegungen hinzu, mit dem der Verfahrweg und der Luftspalt eingestellt werden können, um die linearen Bewegungen zu erfassen.

Neue Generation mit erweiterten Features

Die neue Version des 3D-Sensors TLE493D-W2B6 ist speziell für Automotive-Applikationen (die Variante TLI493D-A2B6 ist die Version für Industrie-Applikationen mit etwas reduziertem Funktionsumfang) ausgelegt und bietet dafür einige Erweiterungen im Vergleich zur Vorgänger-Generation. So verfügt der neue Sensor beispielsweise über eine integrierte Wake-up-Funktion und ein weiter verbessertes Matching. Vier vordefinierte Standardadressen, ein größerer Messbereich und eine höhere Auflösung vereinfachen und erweitern den Einsatz. So können nun beispielsweise magnetische Flussdichten mit ±160 mT bei einer programmierbaren Auflösung von 65 µT (typ.) erfasst werden. Auch eine X-Y-Winkelmessung wird unterstützt. Diagnose-Funktionen überprüfen die digitalen und analogen Schaltkreise sowie das Hall-Element des Sensors. Die maximale Frequenz beträgt 8 kHz, die Leistungsaufnahme im Power-Down-Modus ist mit nur 7 nA (typ) spezifiziert. Der Sensor lässt sich über das I2C-Protokoll von einem externen Mikrocontroller triggern.

Online-Designtool

Typische Einsatzmöglichkeiten für den 3D-Magnetsensor werden mit einem Online-Designtool (https://design.infineon.com/3dsim/) unterstützt. Das sind Winkel-Messung, lineare Positions-Messung und Joystick. Für jede der drei Applikationen bietet das Tool vordefinierte oder kundenspezifische Magnete – von Infineon ist dazu auch eine Vorschlagsliste verfügbar.

Mit dem Online-Simulationstool lassen sich Magnete sowie die Bewegung des Magneten und Position des Sensors definieren. Das Ergebnis ist dann das Sensorausgangssignal über die Bewegung. Dabei sind Bewegungen für Winkelmessungen (rotierende Bewegung des Magneten), lineare Bewegungen sowie speziell die Bewegungen bei Joystickanwendung (3D-Bewegungen des Magneten) wählbar. Das Tool errechnet automatisch die drei Magnetfeld-Komponenten für die jeweilige Sensorposition. Diese Kalkulation basiert auf der vom Anwender definierten Sensoranordnung. Dabei werden die Montage-Toleranzen für den Sensor und den Magneten berücksichtigt.

Neben den kostengünstigen und einfach anwendbaren Design-Kits (Sensor 2GO) für die 3D-Positions-, Strom- und Speed-Erfassung wird die Design-Unterstützung durch umfassende Dokumentation und Arduino-Shields ergänzt: https://github.com/Infineon/3D-Magnetic-Sensor-2GO