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Effizient verriegelt

Induktiver Schalter für die Automotive-Sicherheitsverriegelung

2. Mai 2024, 8:00 Uhr | Nicole Wörner

Das Design des neuen Schalters von Melexis ist neu - die Spulen und die Schnittstelle sind vollständig in den Chip integriert

Berührungslos, magnetfrei und streufeldunempfindlich erkennt der neue monolithische Schalter von Melexis leitende Targets direkt. Das sorgt für kleinere Module mit weniger Bauteilen etwa für HV-Interlock, Ladeklappen, Sicherheitsgurte, Motorhaube/Kofferraum, Zahnradstellung oder Brake-by-Wire.

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Bei herkömmlichen Sicherheitsverriegelungen und -schaltern in Fahrzeugen, von Tür- und Kofferraumgriffen bis hin zu Sicherheitsgurten und Bremslichtschaltern, wurde bisher ein mechanischer Kontakt oder Magnetschalter verwendet, z. B. ein Druckknopf, Reed-Schalter oder Hall-Effekt-Sensor. Damit eine solche Lösung funktioniert, muss das Design des Sicherheits-Targets jedoch geändert werden, entweder um einen Magneten mit Halterung oder durch eine Ausbuchtung zur Betätigung einer Taste.

Mit der Induktionslösung von Melexis ist dies nun nicht mehr der Fall. Die Technik erfasst stattdessen das eigentliche Sicherheits-Target direkt, z. B. ein Sicherheitsgurt- oder Türschloss – und das ohne Magnet oder Tastenbetätigung, sofern es leitfähig ist.

Ohne bewegliche Mechanismen

Diese neue Technik bei der Positionserkennung bringt einige Vorteile mit sich. Ohne bewegliche Mechanismen oder zusätzliche Teile erhöht sich die Zuverlässigkeit und Sicherheit durch die direkte Erfassung, die nicht an Komponenten gebunden ist, die am Target befestigt sind und beschädigt oder verschoben werden können. Zudem verkleinert sich die Stückliste, da der induktive, berührungslose Betrieb von Natur aus zuverlässiger ist als mechanische Lösungen, die sich mit der Zeit abnutzen. Die gesamte Lösung ist zudem immun gegen magnetische Störungen.

Neues Design

Die Basis des Induxis MLX92442 ist sein hochintegriertes, miniaturisiertes Standardgehäuse. Im Vergleich zu anderen induktiven Lösungen ist das Design von Melexis völlig neu, da die Spulen und die Schnittstelle vollständig in den Chip integriert sind, so dass Entwickler keine sperrigen Leiterplatten- und Spulenlösungen für ihre Anwendung erstellen müssen.

Der Schalter wird im VK-Gehäuse für Durchgangsbohrung oder im SOIC-Gehäuse für SMD-Montage ausgeliefert. In beiden Fällen reduziert sich die Stückliste im Vergleich zu bestehenden Lösungen von drei auf zwei Bauelemente (Target + IC/Spulen), was zusammen mit den erwähnten Magneten zu einem nachhaltigeren und sichereren Design als bei bestehenden Sensoren auf dem Markt führt.

Um einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, verfügt der MLX92442 über Schutz vor Verpolung, Unterspannung und Überhitzung sowie über eine integrierte Selbstdiagnose mit einem speziellen Sicherheitsmodus.

Integration leicht gemacht

Die induktive Lösung von Melexis verkleinert nicht nur die Stückliste, sondern verkürzt auch die Entwicklungszeit. Werkseitige und End-of-Line-Programmierung werden unterstützt, und die intelligente Schalter-/Latch-Funktion wird durch einfaches Definieren der Form und Bewegung der Anwendung eingerichtet. Im Gegensatz zu Hall-Effekt-Lösungen ist keine magnetische Simulation erforderlich, was die Entwicklungszeit verkürzt (und die Stückliste verkleinert).

Hinsichtlich des Montagedesigns ermöglicht das Standardgehäuse und der Verzicht auf Magnete und Halterungen eine einfachere Systemintegration. Die Lieferkette wird gestrafft, da weniger Komponenten dazu beitragen, die Prototyping- und Produktionsmontagezeit zu verkürzen. Dies trägt auch dazu bei, mechanische Toleranzen in Baugruppen beizubehalten, da nur der induktive Sensor und das leitfähige Sicherheitselement innerhalb von Luftspalten bis zu 1,5 mm berücksichtigt werden müssen.

Mit den üblichen 2- oder 3-Draht-Schnittstellen, einer breiten Betriebsspannung von 3,5 bis 18 V, einem Betriebstemperaturbereich von -40 bis 150 °C und ASIL-A-Konformität nach ISO26262 sind die Designüberlegungen des MLX92442 minimal. Für sicherheitskritische Anwendungen, die heterogene Redundanz erfordern, bietet die induktive Technik eine zuverlässige Option mit minimalen Designanforderungen, die neben dem Hall-Effekt und mechanischen Lösungen eingesetzt werden kann.

Der MLX92442 befindet sich derzeit in der Vorproduktion. Technische B-Muster und Evaluierungskits stehen zur Verfügung.