Sensor hall menargetkan sistem otomotif yang kritis terhadap keselamatan
Sensor efek Hall memvariasikan tegangan outputnya sebagai respons terhadap medan magnet. Perangkat efek hall digunakan sebagai sensor jarak dan untuk penentuan posisi, kecepatan, dan deteksi arus. Sensor efek Hall adalah solusi tahan lama karena tidak ada komponen mekanis yang aus seiring waktu.
Melexis telah mengumumkan IC sensor Linear Hall yang siap-ASIL MLX91377. Perangkat ini dimaksudkan untuk digunakan dalam sistem otomotif yang kritis terhadap keselamatan seperti kemudi berbantuan tenaga listrik (EPAS). Dikembangkan sebagai Safety Element Out of Context (SEooC), MLX91377 mematuhi standar ISO 26262 dan memenuhi syarat untuk AEC Q-100 Grade 0.
Sensor Efek Hall
Efek Hall adalah tegangan terukur melalui konduktor (atau semikonduktor) ketika arus listrik yang mengalir melaluinya dipengaruhi oleh medan magnet. Dalam kondisi ini, tegangan transversal dihasilkan tegak lurus terhadap arus yang diberikan karena keseimbangan gaya Lorentz (elektromagnetik) dan listrik.
Desain perangkat pendeteksi efek Hall membutuhkan sistem magnetik yang mampu merespons parameter fisik yang terdeteksi melalui antarmuka input elektronik. Sensor efek Hall mendeteksi medan magnet dan menghasilkan sinyal analog atau digital yang diubah menjadi standar sesuai dengan persyaratan sistem elektronik.
Karena ini memungkinkan mereka untuk beroperasi tanpa memerlukan kontak, sensor Hall, oleh karena itu, menemukan berbagai aplikasi:mereka digunakan, misalnya sebagai sensor jarak, pemosisian, dan kecepatan.
Dalam bentuknya yang paling sederhana, sensor Hall beroperasi sebagai transduser analog, yang mengembalikan tegangan; dalam medan magnet yang diketahui, oleh karena itu, dimungkinkan untuk mengukur jarak ke pelat Hall. Hal ini juga umum untuk menemukan sensor Hall dikombinasikan dengan sirkuit yang memungkinkan perangkat untuk bertindak secara digital – on/off – dan dengan demikian sebagai saklar. Aplikasi khas lainnya dari sensor Hall adalah untuk mengukur kecepatan poros dan roda, seperti pada speedometer, sistem pengapian mesin pembakaran, atau sistem pengereman anti-lock.
Aplikasi otomotif menghadapi berbagai macam kondisi pengoperasian mulai dari sangat dingin (-40 degC) hingga sangat panas (160 degC). Selain itu, mereka mengalami getaran tinggi dan potensi kontaminasi oleh kotoran, debu, cairan, dll. Bahkan dalam kondisi ini mereka harus beroperasi tanpa kegagalan selama bertahun-tahun. Sensor hall harus berperforma baik bahkan dalam rentang yang luas ini.
Solusi Melexis
Dengan suhu pengoperasian sekitar hingga 160°C dan menggabungkan linearitas tinggi dengan stabilitas termal yang sangat baik, termasuk offset rendah dan penyimpangan sensitivitas, MLX91377 mendukung sensor torsi yang akurat dan dapat diandalkan dalam sistem EPAS untuk memungkinkan kontrol yang aman dalam mengemudi konvensional dan otonom.
MLX91377 memenuhi berbagai kasus penggunaan sensor posisi nirsentuh otomotif dan industri termasuk sensor torsi kemudi, akselerasi, rem, atau sensor pedal kopling, sensor posisi linier absolut, sensor level float, potensiometer non-kontak, sensor posisi sudut kecil dan sensor posisi gerakan kecil.
“MLX91377 menghadirkan peningkatan kinerja secara menyeluruh untuk memungkinkan aplikasi kritis keselamatan yang sangat menuntut seperti sensor torsi otomotif. Saat ini tidak ada papan pengembangan yang tersedia namun MLX91377 didukung oleh alat pemrograman Melexis standar PTC-04,” kata Nick Czarnecki, Manajer Pemasaran Global, Sensor Posisi dan Kecepatan, di Melexis.
Gambar 1:Blok diagram MLX91377
Rentang pengukuran yang dapat diprogram dan kalibrasi multi-titik meningkatkan fleksibilitas bagi perancang, dan berbagai protokol keluaran memungkinkan sirkuit terpadu tunggal untuk digunakan dalam banyak aplikasi, sehingga mengurangi upaya dan biaya kualifikasi ulang. Protokol Short PWM Code (SPC) memungkinkan pengukuran dilakukan dan ditransmisikan setelah pulsa pemicu terdeteksi. Hal ini memungkinkan hingga empat sensor MLX91377 hingga 2 kHz untuk disinkronkan, memungkinkan beberapa pengukuran simultan parameter magnetik dengan latensi deterministik untuk memastikan akurasi yang tinggi (Gambar 1).
“Bergantung pada tipe keluaran, MLX91377 dapat dipicu oleh protokol atau dipicu secara internal. MLX91377 menawarkan kedua metode tersebut. Saat menggunakan protokol SPC, MLX91377 menunggu hingga pulsa pemicu diterima oleh mikrokontroler pengontrol,” kata Nick Czarnecki.
Dia melanjutkan, “Ketika pulsa terdeteksi, sensor dengan cepat memperoleh data magnetik, mendigitalkannya dan mengkompensasi kesalahan offset dan sensitivitas, linierisasi sesuai dengan tabel pencarian yang dapat diprogram, dan kemudian mengirimkannya ke master dalam format digital sesuai dengan format KIRIM. Saat beroperasi dalam mode keluaran analog, MLX91377 secara otomatis memperoleh data, melakukan kompensasi yang sama seperti dalam mode SPC, dan kemudian mengeluarkan nilai melalui tegangan rasiometrik analog untuk dibaca mikrokontroler sistem. Kedua antarmuka banyak digunakan di otomotif dengan SPC yang lebih baru dan umumnya lebih disukai untuk konfigurasi multi-IC. Sifat SPC yang dapat dipicu memungkinkan semua sensor memperoleh medan magnet pada saat yang sama sehingga meminimalkan waktu tunda antara pengukuran di seluruh IC. Waktu untuk menerima respons tergantung pada konfigurasi protokol tetapi biasanya <500us dan jauh lebih rendah untuk output analog.”
Gambar 2:Ilustrasi pengaturan waktu SPC dalam mode waktu centang 1,5 dan format H.2
Dalam mode SPC, MLX91377 memulai akuisisi data setelah pulsa pemicu diterima, terlepas dari mode yang dikonfigurasi. Ini akan mengirim data yang diperoleh dalam bingkai KIRIM yang sama. Fitur ini tersedia untuk waktu centang yang lebih besar dari atau sama dengan 1,5 detik (gambar 2 dan 3).
Gambar 3:Konfigurasi master-slave standar SPC
MLX91377 mendukung tingkat keamanan fungsional ASIL-C dalam mode digital (SENT atau SPC) dan ASIL-B dalam mode analog, memberikan diagnostik tingkat tinggi pada tingkat die dan mampu mendeteksi kesalahan internal dan menempatkan dirinya dalam keadaan aman untuk mencegah perilaku kendaraan yang tidak diinginkan.
Tantangan berikutnya akan semakin melihat lingkungan operasi dengan suhu operasi yang semakin kritis. Demikian pula, kekebalan terhadap medan kebocoran, dengan meningkatnya elektrifikasi kendaraan, akan semakin meluas, demikian juga persyaratan keselamatan fungsional.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, Power Electronics News.
