Melexis Meluncurkan Sensor Hall-Effect Siap ASIL untuk Sistem Otomotif Keselamatan Kritis

Sebuah sensor Hall-effect menghasilkan tegangan yang proporsional dengan medan magnet yang ditemuinya. Perangkat ini berfungsi sebagai sensor kedekatan, posisi, kecepatan, dan arus yang awet, dihargai karena umur panjangnya karena tidak mengandung bagian bergerak yang dapat aus.

Melexis telah memperkenalkan MLX91377, IC linear Hall-effect siap ASIL yang dirancang untuk lingkungan otomotif keselamatan kritis seperti pengemudi bantu listrik (EPAS). Dikembangkan sebagai Elemen Keamanan Diluar Konteks (SEooC), MLX91377 memenuhi persyaratan ISO 26262 dan telah memenuhi kualifikasi AEC Q-100 Grade 0.

Efek Hall menghasilkan tegangan melintang yang dapat diukur dalam konduktor atau semi-konduktor ketika arus melewatinya dalam kehadiran medan magnet. Tegangan yang dihasilkan adalah keseimbangan gaya Lorentz dan listrik dan dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi medan magnet.

Mendesain sensor Hall-effect membutuhkan sistem magnet yang merespons parameter fisik target, dikaitkan dengan antarmuka elektronik yang mengubah medan magnet yang dirasakan menjadi sinyal analog atau digital standar yang cocok untuk sistem tuan rumah.

Karena mereka beroperasi tanpa kontak, sensor Hall banyak digunakan dalam aplikasi kedekatan, posisi, dan kecepatan.

Dalam bentuk paling dasarnya, sensor Hall berfungsi sebagai tranduser analog, menghasilkan tegangan yang bervariasi dengan kekuatan medan magnet, yang dapat ditafsirkan sebagai jarak ke plat Hall. Mereka juga sering dikonfigurasi sebagai saklet on/off digital atau sebagai indikator kecepatan dalam speedometer, sistem ignisi, atau sistem pencegah blokir rem.

Aplikasi otomotif menuntut performa di seluruh rentang suhu yang luas—dari −40 °C hingga 160 °C—sambil menahan getaran tinggi dan kontaminasi potensial oleh debu, cairan, dan kontaminan lain. Sensor Hall harus mempertahankan keandalan selama bertahun-tahun di dalam kondisi yang tajam ini.

Dengan rentang suhu operasi hingga 160 °C, linearitas tinggi, dan stabilitas termal yang luar biasa—termasuk offset rendah dan drift sensitivitas minimal—MLX91377 memberikan pengukuran torsi yang akurat dan andal untuk sistem EPAS, mendukung mode pengemudi konvensional dan otonom.

MLX91377 mengatasi berbagai kasus penggunaan pemantauan posisi non-kontak otomotif dan industri, termasuk sensor torsi pengemudi, sensor percepatan, rem, atau kopel pedal, sensor posisi linear absolut, sensor tingkat float, potensiometer non-kontak, sensor posisi sudut kecil, dan sensor posisi petit kecil.

"MLX91377 membawa performa yang ditingkatkan di seluruh bidang, memungkinkan aplikasi keselamatan kritis yang sangat menuntut seperti pengukuran torsi otomotif. Meskipun saat ini belum tersedia development board, perangkat ini didukung oleh alat pemrograman standar Melexis, PTC-04," jelas Nick Czarnecki, Global Marketing Manager, Sensor Posisi dan Kecepatan, di Melexis.

Figure 1: Diagram blok MLX91377

Rentang pengukuran yang dapat diprogram dan kalibrasi multi-titik memberikan fleksibilitas bagi para desainer, sementara beberapa protokol output memungkinkan satu IC untuk melayani aplikasi yang beragam, mengurangi upaya dan biaya rekualifikasi. Protokol Short PWM Code (SPC) memungkinkan pengukuran yang tersinkronkan—hingga empat sensor MLX91377 pada 2 kHz—dengan mengirimkan data setelah pulsa trigger terdeteksi, menjamin latensi deterministik dan akurasi tinggi (Figure 1).

"Bergantung pada jenis output, MLX91377 dapat dipicu oleh protokol eksternal atau secara internal. Dengan protokol SPC, sensor menunggu pulsa trigger dari mikrokontroler tuan rumah, lalu dengan cepat mengambil, mendigitalisasi, dan mengompensasi data magnet, melinearinya menggunakan tabel pencarian yang dapat diprogram, dan mengirimkannya dalam format digital SENT. Dalam mode analog, sensor secara otonom mengambil dan mengompensasi data sebelum mengeluarkan tegangan rasio untuk dibaca oleh tuan rumah. Kedua antarmuka ini banyak digunakan di otomotif, dengan SPC yang lebih baru dan umumnya lebih disukai untuk konfigurasi multi-IC. Sifat yang dapat dipicu SPC memastikan semua sensor menangkap medan magnet secara bersamaan, meminimalkan keterlambatan pengukuran di seluruh IC. Waktu respons biasanya di bawah 500 µs, dan lebih rendah dalam mode analog."

Figure 2: Ilustrasi timing SPC dalam mode waktu tik 1,5 µs dan format H.2

Dalam mode SPC, MLX91377 memulai akuisisi data segera setelah menerima pulsa trigger, terlepas dari mode yang dikonfigurasi, dan mentransmisikan data yang diperoleh dalam frame SENT yang sama. Kemampuan ini tersedia untuk setiap waktu tik sama dengan atau lebih besar dari 1,5 µs (lihat Figures 2 dan 3).

Figure 3: Konfigurasi master-slave standar SPC

MLX91377 mencapai keselamatan fungsional ASIL-C dalam mode digital (SENT atau SPC) dan ASIL-B dalam mode analog. Ia menawarkan diagnostik tingkat die yang komprehensif, mendeteksi kerusakan internal dan memasuki keadaan aman untuk mencegah perilaku kendaraan yang tidak disengaja.

Tantangan masa depan akan melibatkan suhu operasi yang semakin menuntut, imunitas yang ditingkatkan terhadap medan kebocoran di tengah pertumbuhan elektrifikasi kendaraan, dan standar keselamatan fungsional yang semakin tinggi.

>> Artikel ini awalnya diterbitkan di situs saudara kami, Power Electronics News.