Magnetische Hall-Sensoren sind schon seit vielen Jahren in Halbleiter-Bausteine integriert, so dass heute eine ganze Reihe verschiedener Hall-Sensoren auf dem Markt sind. Bekannt ist der Einsatz von lateralen Hall-Sensoren. Seit einigen Jahren findet die 3 Dimension auch Zuspruch in der Positionserfassung. Durch Erfassung von mehrfachen x/y/z Feldkomponenten im IC können bestehende Sensorsysteme abgelöst werden. Neben der Kosteneinsparung und Performance Verbesserung bietet der differentielle 3D Hall Sensor alle notwendigen Funktionen für den Einsatz im Automobilbereich. In der CMOS Technologie bildet die Hall Platte eine N-dotierte Schicht, welche als resistiver Pfad angesehen werden kann. Dieser Pfad ist mit zwei stromführenden Kontakten und zwei Spannungsabgriffen ausgestattet. Um Offseteffekte zu unterdrücken werden Sensoren parallel geschaltet. Der 3D Hall Sensor bietet eine Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten. Neben der Sensoren an sich, beinhaltet der Sensor IC auch die Kalibrierungsalgorithmen und die Verarbeitung der Einzelfeldkomponenten. Über eine einfache Winkelrechnung und anschließender Linearisierung wird ein Positionswet des Magneten berechnet. Vorgestellt wird ein Prinzipschaltbild eines 3D Hall-Sensor ICs in dem zwei 3D Pixelzellen die Magnetfeldkomponenten messen. Der Abstand zwischen den Pixeln beträgt 2,5 mm. Für jeden Zyklus werden alle sechs Signalkomponenten (drei Magnetfeldkomponenten in jeweils zwei Pixelzellen) und Temperaturinformationen an den DSP und Arcustangens (ATAN) Koordinatenrechner übertragen. Mit dieser 3D Sensortechnik kann eine Positionsbestimmung für praktisch jede mechanische Anordnung durchgeführt werden, einschließlich Off/On-Axis Drehwinkelmessung, Linearbewegung, mehrachsige Neigung und komplexe magnetische Mustererkennung. Grundsätzlich kann zwischen Absolut- und Gradientbetrieb gewählt werden. Der differentielle Ansatz im Gradientenbetrieb bringt erhebliche Vorteile in der Unterdrückung von magnetischen Fremdfeldern verursacht von benachbarten Motoren oder weiteren Sensorsystemen.
3DHall Sensor für Automotive Anwendungen
2011
5 Seiten, 5 Bilder
Conference paper
German
3D Hall Sensor fuer automotive Anwendungen
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