ホールセンサーは、セーフティクリティカルな自動車システムを対象としています

ホール効果センサーは、磁場に応じて出力電圧を変化させます。ホール効果デバイスは、近接センサーとして、また測位、速度、および電流の検出に使用されます。ホール効果センサーは、時間の経過とともに摩耗する機械部品がないため、長期的なソリューションです。

Melexisは、MLX91377ASIL対応のリニアホールセンサーICを発表しました。このデバイスは、電動アシストステアリング（EPAS）などのセーフティクリティカルな自動車システムでの使用を目的としています。 MLX91377は、Safety Element Out of Context（SEooC）として開発され、ISO 26262規格に準拠しており、AECQ-100グレード0に認定されています。

ホール効果センサー

ホール効果は、導体（または半導体）を流れる電流が磁場の影響を受けたときに、導体（または半導体）を流れる測定可能な電圧です。これらの条件では、ローレンツ（電磁力）と電気力のバランスが取れているため、印加電流に対して垂直に横電圧が発生します。

ホール効果検出デバイスの設計には、電子入力インターフェースを介して検出された物理パラメータに応答できる磁気システムが必要です。ホール効果センサーは磁場を検出し、電子システムの要件に従って標準に適切に変換されたアナログまたはデジタル信号を生成します。

これにより、接触を必要とせずに動作できるため、ホールセンサーは、さまざまなアプリケーションを見つけることができます。たとえば、近接センサー、測位センサー、速度センサーなどに使用されます。

最も単純な形式では、ホールセンサーは電圧を返すアナログトランスデューサーとして動作します。したがって、既知の磁場では、ホールプレートまでの距離を測定することができます。また、デバイスがデジタルで（オン/オフ）、つまりスイッチとして機能することを可能にする回路と組み合わされたホールセンサーを見つけることも一般的です。ホールセンサーのもう1つの典型的な用途は、速度計、内燃機関の点火システム、アンチロックブレーキシステムなどで、シャフトとホイールの速度を測定することです。

自動車用途は、非常に低温（-40℃）から非常に高温（160℃）までのさまざまな動作条件に直面します。さらに、それらは高い振動にさらされ、汚れ、ほこり、液体などによる潜在的な汚染にさらされます。これらの条件でも、それらは長年にわたって故障することなく動作する必要があります。ホールセンサーは、この広い範囲でも十分に機能する必要があります。

メレクシスソリューション

MLX91377は、最高160°Cの周囲動作温度と、低いオフセットや感度ドリフトなどの優れた熱安定性を備えた高い直線性を備えており、EPASシステムで正確で信頼性の高いトルク検知をサポートし、従来の自動運転での安全な制御を可能にします。

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MLX91377は、ステアリングトルクセンサー、加速、ブレーキ、またはクラッチペダルセンサー、絶対線形位置センサー、フロートレベルセンサー、非接触電位差計、小角度位置センサーなど、自動車および産業用のさまざまな非接触位置検出のユースケースに対応します。と小さなストローク位置センサー。

「MLX91377は、自動車のトルク検知など、非常に要求の厳しいセーフティクリティカルなアプリケーションを可能にするために、全面的にパフォーマンスを向上させます。現在、利用可能な開発ボードはありませんが、MLX91377は標準のMelexisプログラミングツールPTC-04でサポートされています」と、Melexisの位置および速度センサーのグローバルマーケティングマネージャーであるNickCzarneckiは述べています。

図1：MLX91377のブロック図

プログラム可能な測定範囲とマルチポイントキャリブレーションにより、設計者の柔軟性が向上し、さまざまな出力プロトコルにより、単一の集積回路を複数のアプリケーションで使用できるため、再認定の労力とコストが削減されます。ショートPWMコード（SPC）プロトコルを使用すると、トリガーパルスが検出された後に測定を実行して送信できます。これにより、最大2 kHzの最大4つのMLX91377センサーを同期させることができ、決定論的な遅延を伴う磁気パラメーターの複数の同時測定が可能になり、高精度が保証されます（図1）。

「出力タイプに応じて、MLX91377はプロトコルによってトリガーされるか、内部でトリガーされる可能性があります。 MLX91377は両方の方法を提供します。 SPCプロトコルを使用する場合、MLX91377は、制御マイクロコントローラーがトリガーパルスを受信するまで待機します」とNickCzarnecki氏は述べています。

彼は続けました。「パルスが検出されると、センサーは磁気データをすばやく取得し、デジタル化してオフセットと感度のエラーを補正し、プログラム可能なルックアップテーブルに従って線形化し、デジタル形式でマスターに送信します。 SENT形式。アナログ出力モードで動作している場合、MLX91377は自律的にデータを取得し、SPCモードと同じ補正を実行してから、システムマイクロコントローラーが読み取るためにアナログレシオメトリック電圧を介して値を出力します。どちらのインターフェースも自動車で広く使用されており、SPCはより新しく、一般的にマルチIC構成に適しています。 SPCのトリガー可能な性質により、すべてのセンサーが同時に磁場を取得できるため、IC間の測定間の時間遅延が最小限に抑えられます。応答を受信する時間はプロトコル構成によって異なりますが、通常は<500usで、アナログ出力の場合はかなり短くなります。」

図2：1.5μsティックタイムモードおよびH.2形式のSPCタイミングの図

SPCモードでは、MLX91377は、設定されたモードに関係なく、トリガーパルスが受信されるとデータ取得を開始します。取得したデータを同じSENTフレームで送信します。この機能は、1.5μs以上のティック時間で使用できます（図2および3）。

図3：SPC標準のマスタースレーブ構成

MLX91377は、デジタルモード（SENTまたはSPC）のASIL-C機能安全レベルとアナログモードのASIL-Bをサポートし、ダイレベルで高レベルの診断を提供し、内部障害を検出して安全な状態にすることができます。不要な車両の動作を防ぎます。

次の課題は、ますます重要な動作温度を持つ動作環境をますます見るでしょう。同様に、車両の電化が進むにつれて、漏れ場に対する耐性がますます広まり、機能安全要件も同様になります。

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