Micronas stellt Hall-Effekt Sensoren mit PWM- und SENT-Schnittstellen für eine zuverlässige Signalübertragung im Automobil vor (0806)
Freiburg, 5. Mai 2008 - Micronas (SWX Swiss Exchange: MASN), ein führender Anbieter von innovativen, anwendungsspezifischen IC-Systemlösungen für die Automobil- und Unterhaltungselektronik, erweitert mit den beiden Hall-Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 seine varioHAL-Familie.
Die komplett integrierten Hall-Sensoren der varioHAL-Familie sind mit digitalen Schnittstellen ausgestattet und ermöglichen die zuverlässige Übertragung von Daten unter rauen Umgebungsbedingungen wie etwa im Automobil. Standardmässig verfügen die zwei Hall-Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 über einen Mikrocontroller, einen Temperatursensor, On-Chip-Kompensation sowie einen Digitalausgang. Der HAL 2850 verfügt über eine PWM-Schnittstelle (Pulsbreitenmodulation), während der HAL 2830 mit einem SENT-Interface ausgestattet ist. Die SENT-Schnittstelle wird speziell für kostengünstige Automotive-Sensoren in Umgebungen mit hohem elektrischem Rauschanteil verwendet.
Elektrisches Rauschen (statisch) ist besonders stark in Automobil-anwendungen vorhanden und tritt speziell im Motorraum auf. Ein genauer Sensor nutzt deshalb wenig, wenn seine Ausgangssignale durch Rauscheinflüsse nicht einwandfrei am Mikrocontroller ankommen. Da elektrisches Rauschen primär die Amplitude eines Signals beeinträchtigt, ist es zur genauen Darstellung der gemessenen Werte sinnvoll, die Pulsbreite des Signals zu verwenden. Der HAL 2850 arbeitet mit Pulsbreitenmodulation. Der Signal-Impuls wird an den System-Mikrocontroller geschickt. Seine Breite wird mit einem Zähler/Timer-Modul gemessen. Dies ist eine gebräuchliche Funktion von fast allen Mikrocontrollern. Änderungen der Amplitude in Folge von Rauschen werden ignoriert.
Der HAL 2850 lässt sich so programmieren, dass er 30 bis 2000 Impulse pro Sekunden liefert. Diesen grossen Bereich können Systementwickler nutzen, um ganz spezielle Systemanforderungen zu erfüllen. Eine niedrigere Update-Rate kann für langsam veränderliche Variablen wie Temperatur ausreichend sein. Sie reduziert zugleich die Anforderung an den Mikrocontroller. Eine höhere Update-Rate kann für sich schnell ändernde Variablen wie Druck erforderlich sein.
Der HAL 2830 nutzt den Standard SAE J2716 SENT zur Übertragung von Sensor-Informationen. Auch hier dient die Zeit zwischen Signalflanken zur Darstellung des Sensor-Wertes. SENT verbessert herkömmliche PWM-Techniken, indem zu Beginn des Signals ein Referenz-Kalibrationsimpuls und am Signalende eine Prüfsumme zum Aufspüren von Fehlern bereitgestellt werden. Der HAL 2830 liefert auch ein Sensor-Statussignal sowie den Messwert. SENT kann mit 10-Bit-A/D-Wandlern und PWM-Techniken Methoden mit niedrigerer Auflösung ersetzen und bietet eine einfachere Low-Cost-Alternative zu digitalen Bussen wie CAN oder LIN. SENT wird speziell für preiswerte Automobil-Sensoren verwendet, die in Umgebungen mit hohen elektrischen Rauschanteilen arbeiten müssen.
Beide Hall-Sensoren - HAL 2850 und HAL 2830 – bieten eine Auflösung von 12 Bit. Mit dieser erhöhten Genauigkeit können Entwickler Anwendungen für den Antriebsstrang genauer spezifizieren und so Treibstoffverbrauch und Schadstoffausstoss reduzieren. Intern arbeiten beide Sensoren komplett digital und können mit einer individuellen, 12 Bit breiten Seriennummer programmiert werden. Beide Sensoren verfügen über Open-Drain-Ausgänge nach Industriestandard, ermöglichen jedoch die Slew-Rate-Steuerung an diesen, um EMI-Probleme (Elektromagnetische Interferenzen) zu verringern. Der HAL 2830 bietet zusätzlich eine Funktion für Temperaturmessungen.
"Die Bauteile HAL 2830 und HAL 2850 vereinen die Vorteile von Hall-Sensoren mit bewährten digitalen Fehlerkorrektur- und Kompensationstechniken und verfügen zusätzlich über hochzuverlässige Methoden zur Signalübertragung," sagt Peter Zimmermann, Market Manager Automotive bei Micronas. "Durch die Integration aller Funktionen auf einen Chip entsteht eine kostengünstige und hochgenaue Lösung, mit der sich bei Anwendungen für den Antriebsstrang, wie etwa Motor-Management-Systeme, die kommenden Anforderungen erfüllen lassen."
Die Hall-Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 werden in einer CMOS-Technologie mit Strukturen im Submikron-Bereich hergestellt. Diese Technologie hat sich in Automobilanwendungen bereits bestens bewährt. Genau wie alle anderen Mitglieder der varioHAL-Familie verfügen auch die Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 über ein temperaturkompensiertes Hallplättchen mit "Spinning-Current"-Offsetkompensation, einen A/D-Wandler für das Hallplättchen und einen A/D-Wandler für den Temperatursensor. Die Temperaturkompensation arbeitet mit einem weiterentwickelten Algorithmus zweiter Ordnung und lässt sich zur Erzielung einer höheren Gesamtgenauigkeit vom Anwender im System kalibrieren. Die gesamte Verarbeitung erfolgt digital über einen RISC-Prozessor und ein EEPROM mit Redundanz und einer Lock-Funktion für die Kalibrationsdaten. Die Bauteile verfügen über Schutzschaltkreise an allen Pins. Für High-Volume-Anwendungen können Kunden ihre eigene Firmware-Variante entsprechend des gewünschten Bausteinverhaltens entwickeln.
Begleitend zu den Hall-Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 bietet Micronas ein einfach handhabbares Applikations-Kit an. Dieses enthält ein Programmer-Board, LabVIEW™-Programmiersoftware und den erforderlichen Quellcode. Wichtige Applikationsvariablen wie Abtastrate, Magnetfeldbereich, Empfindlichkeit, Offset und die Temperaturkoeffizienten von Empfindlichkeit und Offset lassen sich durch Programmierung des nichtflüchtigen Speichers einstellen. Die Programmierung erfolgt über BiPhase-M Telegramme. Der Sensor wird über seinen Ausgangspin programmiert. Ein zusätzlicher Programmierpin ist nicht erforderlich.
Die Hall-Sensoren HAL 2830 und HAL 2850 sind im TO-92UT-Gehäuse lieferbar und eignen sich für den Einsatz bei Temperaturen von -40 bis +170°C. Je nach Modell werden die Sensoren zu unterschiedlichen Preisen angeboten.