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以垂直霍尔片实现的二维测量

Micronas公司?? 2014年04月22日 ?? 收藏0
在汽车及工业应用的位置探测领域中,对传感器功能的要求越来越多。传感器在严苛环境下的精确性和稳定性必须持续增强。关于节气门阀、离合器或方向盘的位置探测应用必须尽可能精确地实现。对于短距离(6毫米为上限)或小角度(60度为上限)测量应用,可以使用现有的一维线性霍尔传感器。但对于更大的角度,则需要使用一种新的技术。为此,Micronas开发了两个新的霍尔效应传感器产品系列,HAL36xy和HAL38xy。

上述产品首次使用了所谓的“垂直霍尔片”。我们和Fraunhofer集成电路研究院(FhG IIS)紧密合作,为这种新型传感器专门开发了这些契合Micronas制程的霍尔片。Micronas授权应用了被称为“Hall-in-One”的pixel cell像素技术,并将其调整应用于HAL 36xy/HAL 38xy系列。这些传感器系列包括7个不同的产品,因而覆盖了从离合器位置或空档检测到方向盘角度测量的广泛应用。

图1:3D霍尔技术线性距离测量
图1:3D霍尔技术线性距离测量

Micronas是首家成功将使用“垂直霍尔技术”的传感器引入汽车应用,并且处于领导地位的霍尔效应传感器制造商。

从前,角度测量只能用集成的通量集中器或者复杂双列AMR(各向异性磁阻)传感器来实现,而现在可以用一个标准的CMOS过程来完成。与AMR技术相反,由于垂直霍尔技术的帮助,可以用单个产品就实现对上至360°的角度以及线性距离进行测量。Micronas所开发的方案,其主要优势在于使用了所谓的“pixel cell”像素。它由两个垂直霍尔片和一个水平霍尔片组成。有了pixel cell像素,就可以在一个点上测量三个磁场分矢量。平行于传感器表面的磁力线由垂直霍尔片测量,垂直于传感器表面的磁力线由水平霍尔片测量。

HAL36xy只使用两个垂直霍尔片Bx和By,而HAL38xy使用水平霍尔片以及垂直霍尔片的其中一片。视不同的传感器型号,客户可以选择想要的霍尔片组合。Bx和Bz活跃,或By和Bz活跃。另外,可选择两种输出信号格式(脉宽调制或者模拟信号)。

HAL36xy系列理想的应用是上至360°的角度测量,比如方向盘角度测量。为此,主要使用一个径向充磁的磁铁(见图2),和传感器表面平行传动。两个垂直霍尔片相互垂直放置,同时产生正弦和余弦信号。传感器自动计算反正切数值,并转换为模拟或数字输出信号。

图2:径向充磁的磁铁平行于HAL36xy的表面转动
图2:径向充磁的磁铁平行于HAL36xy的表面转动

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垂直霍尔片? 二维测量? 霍尔效应传感器? HAL36xy?

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