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以笔直霍尔片完成的二维丈量

在汽车及工业应用的位置探测领域中,对传感器功能的要求越来越多。传感器在严苛环境下的精确性和稳定性必须持续增强。关于节气门阀、离合器

轿车及工业运用的方位勘探范畴中,对传感器功用的要求越来越多。传感器在苛刻环境下的精确性和稳定性有必要继续增强。关于节气门阀、离合器或方向盘的方位勘探运用有必要尽或许精确地完结。关于短间隔(6毫米为上限)或小视点(60度为上限)丈量运用,能够运用现有的一维线性霍尔传感器。但关于更大的视点,则需要运用一种新的技能。为此,Micronas开发了两个新的霍尔效应传感器产品系列,HAL36xy和HAL38xy。
上述产品初次运用了所谓的“笔直霍尔片”。咱们和Fraunhofer集成电路研究院(FhG IIS)严密协作,为这种新式传感器专门开发了这些符合Micronas制程的霍尔片。Micronas授权运用了被称为“Hall-in-One”的pixel cell像素技能,并将其调整运用于HAL 36xy/HAL 38xy系列。这些传感器系列包含7个不同的产品,因此覆盖了从离合器方位或空档检测到方向盘视点丈量的广泛运用。


图1:3D霍尔技能线性间隔丈量

Micronas是首家成功将运用“笔直霍尔技能”的传感器引进轿车运用,而且处于领导地位的霍尔效应传感器制造商。
早年,视点丈量只能用集成的通量集中器或许杂乱双列AMR(各向异性磁阻)传感器来完结,而现在能够用一个规范的CMOS进程来完结。与AMR技能相反,因为笔直霍尔技能的协助,能够用单个产品就完结对上至360°的视点以及线性间隔进行丈量。Micronas所开发的计划,其首要优势在于运用了所谓的“pixel cell”像素。它由两个笔直霍尔片和一个水平霍尔片组成。有了pixel cell像素,就能够在一个点上丈量三个磁场分矢量。平行于传感器外表的磁力线由笔直霍尔片丈量,笔直于传感器外表的磁力线由水平霍尔片丈量。
HAL36xy只运用两个笔直霍尔片Bx和By,而HAL38xy运用水平霍尔片以及笔直霍尔片的其间一片。视不同的传感器类型,客户能够挑选想要的霍尔片组合。Bx和Bz活泼,或By和Bz活泼。别的,可挑选两种输出信号格局(脉宽调制或许模仿信号)。
HAL36xy系列抱负的运用是上至360°的视点丈量,比方方向盘视点丈量。为此,首要运用一个径向充磁的磁铁(见图2),和传感器外表平行传动。两个笔直霍尔片彼此笔直放置,一起发生正弦和余弦信号。传感器主动核算横竖切数值,并转换为模仿或数字输出信号。


图2:径向充磁的磁铁平行于HAL36xy的外表滚动

横竖切公式:
输出信号和测得的视点是直接等比例的。根据横竖切剖析,磁铁的气隙改变和磁铁温度反应对改种丈量方法影响极小。这些传感器的规划工作温度规模是–40℃到170℃(裸片温度),并供给多种确诊功用。传感器自带的自检在第一个通电旋转圈进行,保证传感器线路功用正常。传感器能够检测到过压或许欠压状况,并在输出信号中表示出来。用户也能够界说运用的磁场强度规模。假如磁场强度超过了特定规模,传感器能够显现犯错信号。该规模能够由用户界说并编程。对传感器的编程是经过一个对用户友爱的图形界面软件东西来完结的。
带有笔直和水平霍尔片的HAL38xy首要用于线性位移运用,丈量间隔能够比磁铁长度长50%。用一个长度为10mm的磁铁,能够丈量大于等于15mm的间隔。在此运用中,一个轴向充磁的磁铁平行于传感器外表运动(图3)。用适宜的磁铁能够进行更长间隔的丈量。


图3:轴向充磁的磁铁平行于传感器外表运动

在传统的单维度丈量传感器运用中,磁铁长度有必要要规划成比被丈量的位移长30%。因此运用二维传感器所相对添加的本钱,会垂手可得地被贵重磁性材料的节省补偿掉。所以,在提高功能的一起,也完结了本钱优势。
HAL38xy另一个或许的运用是在轴边的视点丈量。一个径向充磁的磁铁固定在轴上,在传感器边旋转。假如两个磁场横竖切核算供给了抱负的正弦余弦相关曲线,横竖切能够为视点供给一个线性关系。这并不是在所有的运用中都能够完结的。抱负的轴边视点丈量设置只能经过特别的磁铁完结。如运用传统的磁铁,则需要在横竖切核算之后再进行线性化。为完结这一使命,HAL38xy和HAL36xy供给了32点标定来使得输出信号线性化。
其他的传感器制造商现在也再测验运用笔直霍尔技能(比方,霍尔开关等简略产品),这一现实证明了该技能的吸引力。Micronas很早就施行了笔直霍尔传感器技能,因此现在成为该范畴的商场领导者。跟着下一代直接视点传感器的推出,Micronas将扩展其对商场的引领。新一代产品将有进一步改进的视点丈量体现,供给更高丈量精度,更低的通量密度下限值,使产品能够在弱得多得到磁场中运用。

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