Conventional线性霍尔传感器、霍尔开关和角度传感器磁场只能够识别组件垂直于表面的芯片;巨人Magneto-Resistive (GMR)角度传感器测量只有planar-oriented字段组件。然而,TLE493D-W1B6传感器能够同时确定x, y, z坐标的磁场。
识别的磁场分量所有三个轴提供了一个整体,三维图像的磁场传感器的谎言。磁铁的运动导致的改变组件的至少一个磁场,这是公认的3 d传感器。
三维传感器系统是由垂直和集成水平霍尔板成一个单一的传感器芯片。垂直霍尔板检测x和y planar-oriented字段组件,而水平霍尔板检测垂直导向的字段组件(z方向)。
一些创新,专利概念被应用于传感器的发展。用户可以定义每个磁场方向的磁场走廊等,如果测量磁场的谎言外的走廊,传感器连接单片机发出警报信号。进一步发展的目标是减少功耗。由于创新设计技术,如节能振荡器,传感器的功耗降低到只有几毫微安- 7 nA在“断电”模式,例如。结果是一个硅组件,适合一个小包裹,尽管其庞大的功能范围。TSOP-6情况六针只有2.9 x 1.6毫米大小,使它比其他任何3 d市场上磁传感器。
因为它的低功耗和综合磁场警报,TLE493D-W1B6是适用于应用程序必须定期检测位置的变化而使用很少的力量。此外,它允许精确的实现、节能系统的概念可以通过传感器警报被激活。传感器的磁场警惕,例如,可以用来唤醒单片机从节能的“睡眠”模式。这个警报触发时改变磁铁的位置改变了磁场。
传感器配备一个数字输出,使用双线式我²C标准接口。这允许高通信速度和总线模式。
合格的按照AEC-Q100汽车标准,设备允许客户系统符合最高质量标准和各种环保法规。此外,所有有关ISO 26262文件提供了为了满足功能性安全系统需求。
体系结构和主要功能
传感器体系结构包括三个主要功能单元(图2),功率模式控制单元、传感器单元和通信单元。
功率模式控制单元用于分配能量集成电路(IC)以及控制传感器激活。
传感器单元,它包含垂直和水平大厅盘子和一个温度传感器,测量磁场在x, y, z方向。使用垂直霍尔板平面磁场组件(x和y方向)允许传感器实现出色的磁和解精度(±1%),使精确的角测量。每个x, y,和z霍尔板连接在系列多路复用器连接到一个模拟-数字转换器(ADC)。温度传感器也连接到多路复用器,如果需要可以被激活。
单片机总是访问通信单元通过一个我2C接口和寄存器数据为了读出寄存器值。值三个轴和温度都存储在单独的寄存器。而接口满足我2C快速模式规范(400 kBit / s),一个优化电路允许将数据率高于1 MBit / s的支持。传感器也可以用于一个我2C总线与其他设备按照我计划2C协议指南。
在三维磁场检测,TLE493D-W1B6提供12位数据分辨率为每一个测量的方向。这使得高数据分辨率为0.098吨/位(最低有效位(LSB),即使是最小的磁铁的运动可以被测量。的线性测量磁场(B)与每个轴(Bx、通过和Bz)也可能大线性场范围(±150吨)。这意味着一个更长的线性磁运动(4厘米)可以测量。大测量范围也使一个简单的、健壮的、灵活的磁路布局。
灵活的权力模式能耗最低
每个测量周期后,传感器传递一个强有力的连接单片机中断信号,然后读出磁场和温度寄存器的值。传感器的中断信号可以用来从睡眠模式唤醒单片机系统。如果整个系统处于睡眠模式,只有激活在读出阶段,整个系统的总功耗大大降低。
TLE493D-W1B6可以在不同的操作模式。个人操作模式不同数量的测量周期每秒和传感器可以设置为所需的模式在操作灵活。
在掉电模式下,所有功能块都关闭。在这种模式下,则不执行磁测量和功耗降到7 na。
在“快速”模式下,读出速度优化。测量结果是读出时,可以执行下一个磁场测量。这种模式尤其适合应用程序的快速磁运动必须检测。传感器的功耗是最多3.7 mA 8 kHz的采样率,对应8000年测量周期/秒。
总共八个不同的“低功率模式TLE493D-W1B6已经实现。定期在所有这些模式,传感器,自动醒来的断电模式为了执行磁测量。功耗取决于数量的测量周期/秒(见图3)。
在“master-controlled”模式下,传感器可以灵活地读出根据应用程序的需求。每次测量后,传感器将等待单片机(主)宣读了登记。根据不同的应用条件,读出过程可以立即执行或轻微的延迟。当单片机检测到磁场值,触发一个新的传感器测量周期。这种模式是特别有用,当几个TLE493D-W1B6传感器连接通过我²C总线检测大型线性运动。单片机决定传感器的数据是最相关和触发相应的传感器。
应用范围:中档汽车变速杆
磁场三维传感器是非常有用的在检测齿轮选择器的位置在一个汽车现有的“先进的”解决方案,它使用至少6霍尔开关,可以取而代之的是一个3 d传感器。因为TLE493D-W1B6案例维度与现代霍尔开关,一个很大的空间,以及金钱,可以保存。
使用当前的中档车的齿轮选择器作为一个例子,在这里我们将评估3 d传感器提供了一个替代当前的解决方案。
图4(左)显示了圆弧六变速杆位置每隔大约6°。原来的齿轮选择器是通过一个霍尔开关检测到的六个选择器的位置。这六个霍尔开关可以取代一个TLE493D-W1B6 3 d传感器。
一个健壮的磁设计,应该使用以下参数:
- 磁铁形状:长方体形状(7 x 5 x 3毫米)
- 磁铁材料:钕铁硼
- 剩余:1 T
- 传感器:TLE493D-W1B6
- 传感器和磁铁之间的气隙:4毫米
- 磁化:轴向
- 杠杆臂:1.3厘米
- 冲角:0…30°
- 六个位置导致决议6°/位置
上面的参数允许线性行为之间的机械偏转角度和计算弧角θ(Ɵ)。计算弧角传感器的x, y, z组件。
功能安全
TLE493D-W1B6也配备测试函数,使可能的故障检测操作期间,允许完整的传感器信号链进行评估。单片机的测试提供了一个定义值与预期值可以比较。如果期望值,主不需要发起进一步措施。测试时间明显低于1毫秒。
警报功能
进一步的智能特性TLE493D-W1B6磁场警报。三个磁场方向,可以确定一条走廊毫伏特斯拉的磁场强度。磁场周期性测量设置模式,相比之下,这个走廊。如果走廊内的磁场测量值仍然在所有三个方向,传感器会抑制中断信号。如果磁场测量值超过了上通道值或低于低,传感器启动一个中断,唤醒单片机(图6)。当主(单片机)变得活跃,它读取寄存器的磁场值。走廊里可以设置为所有三个轴在任何时间和彼此独立的。这允许阈值调整以应对机械位置的变化。
使用磁场警告意味着整个单片机系统可以设置为睡眠模式,传感器只清醒单片机和连接系统的磁场位置指示的变化。这使的发展系统,节省大量的能量,但是却能够快速应对变化的位置。
总结
TLE493D-W1B6传感器提供了精确和节能三维磁场检测为各种应用程序。灵活操作模式提供专用的和可扩展的系统设计和宽测量范围进行精确定位和极低的功耗。集成的磁场警报可以唤醒单片机系统为了告诉他们改变立场。
