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Micronas推出新的霍爾效應傳感器產品系列HAL36xy和HAL38xy
發佈時間:2014-04-24 08:35:35
在汽車(che)及工業應用的位置(zhi)探測領(ling)域中，對傳感器功能(neng)的要求越(yue)來(lai)越(yue)多。傳(chuan)感(gan)器(qi)在嚴苛環境下(xia)的精(jing)確(que)性和(he)穩定(ding)性必須持(chi)續增強。關於節氣門閥(fa)、離合器(qi)或方向盤的位置(zhi)探(tan)測應(ying)用必須盡(jin)可能精確地實現(xian)(xian)。對(dui)於短(duan)距(ju)離(li)(6毫(hao)米為(wei)(wei)上(shang)限(xian)(xian))或小角度(du)(60度(du)為(wei)(wei)上(shang)限(xian)(xian))測量(liang)應用(yong)(yong)， 可以使(shi)用(yong)(yong)現有(you)的(de)一維線性(xing)霍爾(er)傳感(gan)器。但對(dui)於更大(da)的(de)角度(du)，則需要(yao)(yao)使(shi)用(yong)一種(zhong)新的(de)技術。為此，Micronas開發了兩個新的霍爾效應傳感器產品系列，HAL36xy和HAL38xy。
上述產(chan)品首次使(shi)用(yong)了所謂的“垂直(zhi)(zhi)霍爾(er)片”。我們和Fraunhofer集(ji)成電路(lu)研究院(yuan)(FhG IIS)緊密(mi)合(he)(he)(he)作，為(wei)這(zhe)種新(xin)(xin)型(xing)傳感器專(zhuan)門開(kai)發(fa)了(le)這(zhe)些(xie)契合(he)(he)(he)Micronas製程(cheng)的霍爾(er)片。 Micronas授權應用(yong)(yong)(yong)了被稱為“Hall-in-One”的(de)pixel cell像素技(ji)術(shu)(shu)，並將其調(diao)整應用(yong)(yong)(yong)於HAL 36xy/HAL 38xy系列。這些傳感器(qi)系列包括(kuo)7個不同(tong)(tong)的產品，因(yin)而覆蓋(gai)(gai)了從(cong)(cong)離合(he)器(qi)位(wei)置或空檔檢測到(dao)方(fang)向盤角度測量(liang)的廣(guang)泛應用。
Micronas是首家成功將使用“垂直霍爾技術”的傳感器引入汽車應用，並且處於領導地位的霍爾效應傳感器製造商。
從前(qian)(qian)，角度測(ce)量只能用(yong)集(ji)成(cheng)的通量集(ji)中(zhong)器(qi)或者復雜雙(shuang)列AMR(各向(xiang)異性磁(ci)阻)傳感器(qi)來(lai)實現，而(er)現在(zai)可(ke)以(yi)用(yong)一個標(biao)(biao)準的CMOS過程(cheng)來(lai)完(wan)成(cheng)。與AMR技術(shu)相(xiang)反，由於垂直霍爾(er)技術(shu)的(de)幫助(zhu)，可以用單個產(chan)品就實(shi)(shi)現(xian)對(dui)上至(zhi)360°的(de)角度以及線(xian)性距(ju)離(li)進(jin)行測量(liang)(liang)。 Micronas所(suo)(suo)開(kai)發(fa)的(de)(de)方案(an)，其(qi)主(zhu)要優(you)勢在(zai)於(wu)使用了(le)所(suo)(suo)謂的(de)(de)“pixel cell” 像(xiang)素。它(ta)(ta)由兩個(ge)垂直霍爾片和一個(ge)水平霍爾片組成。有了pixel cell像素，就(jiu)可(ke)以(yi)(yi)在一個(ge)(ge)(ge)點上(shang)測量三(san)個(ge)(ge)(ge)磁場(chang)分(fen)矢量。平行於傳感器表面的磁力線由垂直霍爾片測量，垂直於傳感器表面的磁力線由水平霍爾片測量。
HAL36xy只(zhi)使(shi)(shi)用兩個(ge)垂(chui)直(zhi)霍爾(er)片(pian)(pian)Bx和By，而(er)HAL38xy使(shi)(shi)用水(shui)平霍爾(er)片(pian)(pian)以(yi)及(ji)垂(chui)直(zhi)霍爾(er)片(pian)(pian)的(de)其(qi)中一片(pian)(pian)。視(shi)不同的傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)型號，客(ke)戶(hu)可(ke)以選擇想(xiang)要的霍爾(er)片(pian)(pian)組合。 Bx和(he)Bz活躍(yue)，或By和(he)Bz活躍(yue)。另外，可選擇兩種輸出信號格式(脈寬調製或者模擬信號)。
HAL36xy系列理(li)想的(de)應用是上至360°的(de)角(jiao)(jiao)度(du)測(ce)量(liang)，比如(ru)方向盤角(jiao)(jiao)度(du)測(ce)量(liang)。為此，主(zhu)要(yao)使用一個徑(jing)向(xiang)(xiang)充(chong)磁(ci)的磁(ci)鐵(見圖2)，和傳(chuan)感器表(biao)面(mian)(mian)平行傳(chuan)動。兩(liang)個(ge)垂直(zhi)(zhi)霍爾片(pian)(pian)相互垂直(zhi)(zhi)放(fang)置(zhi)，同(tong)時產生正弦和余弦信(xin)號。傳感器自動計算(suan)反正(zheng)切(qie)數(shu)值，並轉(zhuan)換為模擬或數(shu)字輸出信(xin)號。
輸出(chu)信(xin)號和(he)測得的(de)角度是(shi)直接(jie)等比例的(de)。基(ji)於反(fan)(fan)正切分(fen)析，磁鐵的氣(qi)隙(xi)變化和磁鐵溫度反(fan)(fan)應對改(gai)(gai)種測量方法(fa)影(ying)響極小(xiao)。這些傳感器(qi)的設(she)計工(gong)作溫度範圍(wei)是–40℃到(dao)(dao)170℃(裸片溫度)，並提供多種診(zhen)斷功(gong)能。傳感器(qi)自帶的自檢在第一(yi)個(ge)通電旋轉圈進行(xing)，確(que)(que)保傳感器(qi)線路(lu)功(gong)能正常。傳感器可(ke)以檢(jian)測到(dao)過(guo)壓或(huo)者欠壓狀態，並在(zai)輸出(chu)信(xin)號中表示出(chu)來。用戶也可(ke)以定義應用的磁場(chang)強(qiang)度範圍。如(ru)果磁(ci)場強度(du)超(chao)過了(le)特(te)定範圍(wei)(wei)，傳感(gan)(gan)器可(ke)以顯(xian)示(shi)出錯信號。該範圍(wei)可以(yi)由用戶(hu)定義並編程。對傳感器的編程是通過一個對用戶友好的圖形界面軟件工具來實現的。
帶有(you)垂(chui)直(zhi)(zhi)和水(shui)平(ping)霍爾片(pian)的HAL38xy主要用(yong)於線性(xing)位(wei)移應(ying)用(yong)，測(ce)量距離可(ke)以(yi)比(bi)磁鐵長度長50%。用(yong)一個長度為10mm的磁鐵，可(ke)以測(ce)量大(da)(da)於等於15mm的距離(li)。在(zai)此(ci)應用中，一個(ge)軸(zhou)向充磁(ci)(ci)(ci)的(de)磁(ci)(ci)(ci)鐵平行於傳感器表面(mian)運動(圖3)。用合適的磁鐵可以進行更長距離的測量。
在傳(chuan)統的單維(wei)(wei)度(du)測量(liang)傳(chuan)感器應用中，磁鐵(tie)長度(du)必須要(yao)設(she)計成比被測量(liang)的位移(yi)長30%。因而使用(yong)二維(wei)傳感器(qi)所相對增加的(de)成本，會輕而易舉地被(bei)昂貴磁(ci)(ci)性材料的(de)節約彌(mi)補(bu)(bu)掉。所以，在提升性能的同時，也實現了成本優勢。
HAL38xy另一個可能的應(ying)用是在軸邊(bian)(bian)的角(jiao)度測量。一個(ge)徑向充(chong)磁(ci)的磁(ci)鐵固定(ding)在(zai)軸上，在(zai)傳感器邊旋轉。如果(guo)(guo)兩個(ge)磁(ci)場(chang)反正切(qie)計算提供(gong)了理(li)想(xiang)的(de)正弦(xian)餘弦(xian)相關(guan)曲(qu)線(xian)，反正切(qie)可(ke)以為(wei)角(jiao)度提供(gong)一(yi)個(ge)線(xian)性關(guan)係(xi)。這並不(bu)是(shi)在所(suo)有的應用中(zhong)都可(ke)以(yi)(yi)實(shi)現的。理(li)想的軸(zhou)邊(bian)(bian)角度測量(liang)設置只(zhi)(zhi)能(neng)通過(guo)特殊的磁(ci)鐵實現。如使用傳統的(de)磁鐵， 則需(xu)(xu)要在反正切計(ji)算之後再進(jin)行(xing)線性化。為完成這一任務，HAL38xy和HAL36xy提供了32點標定來使得輸出信號線性化。
其他的傳感器製造商如今也再嘗試使用垂直霍爾技術(比如，霍爾開關等簡單產品)，這一事實證明了該技術的吸引力。 Micronas很早(zao)(zao)就實(shi)施(shi)了垂(chui)直(zhi)霍爾(er)傳感器(qi)技術，因(yin)而(er)(er)如今成(cheng)為該(gai)(gai)領域(yu)的市(shi)場領導(dao)者(zhe)。隨著下一(yi)代直接(jie)角度傳感器的(de)推(tui)出，Micronas將擴(kuo)大其對市場的(de)引領。新(xin)一(yi)代(dai)產(chan)品將(jiang)有進(jin)一(yi)步(bu)(bu)改善的角度(du)測(ce)量(liang)表現(xian)，提供(gong)更(geng)高測(ce)量(liang)精(jing)度(du)，更(geng)低的通量(liang)密(mi)度(du)下(xia)限值(zhi)，使(shi)產(chan)品可以在弱得(de)多得(de)到(dao)磁場中(zhong)使(shi)用。
建亞電子/燦達HR是集連接器產品研發、製造、銷售一體的專業HR連接器製造型企業，產品有環保無鹵電子連接器、端子連接器、Housing、Wafer、Terminal、小間距FFC/FPC 連接器及連接器模具研發製造,為客戶提供定制化服務，專案開發。官網：//gsjsf.cn，產品諮詢 0769 -83970035，400-0769-458.
上述產(chan)品首次使(shi)用(yong)了所謂的“垂直(zhi)(zhi)霍爾(er)片”。我們和Fraunhofer集(ji)成電路(lu)研究院(yuan)(FhG IIS)緊密(mi)合(he)(he)(he)作，為(wei)這(zhe)種新(xin)(xin)型(xing)傳感器專(zhuan)門開(kai)發(fa)了(le)這(zhe)些(xie)契合(he)(he)(he)Micronas製程(cheng)的霍爾(er)片。 Micronas授權應用(yong)(yong)(yong)了被稱為“Hall-in-One”的(de)pixel cell像素技(ji)術(shu)(shu)，並將其調(diao)整應用(yong)(yong)(yong)於HAL 36xy/HAL 38xy系列。這些傳感器(qi)系列包括(kuo)7個不同(tong)(tong)的產品，因(yin)而覆蓋(gai)(gai)了從(cong)(cong)離合(he)器(qi)位(wei)置或空檔檢測到(dao)方(fang)向盤角度測量(liang)的廣(guang)泛應用。
Micronas是首家成功將使用“垂直霍爾技術”的傳感器引入汽車應用，並且處於領導地位的霍爾效應傳感器製造商。
從前(qian)(qian)，角度測(ce)量只能用(yong)集(ji)成(cheng)的通量集(ji)中(zhong)器(qi)或者復雜雙(shuang)列AMR(各向(xiang)異性磁(ci)阻)傳感器(qi)來(lai)實現，而(er)現在(zai)可(ke)以(yi)用(yong)一個標(biao)(biao)準的CMOS過程(cheng)來(lai)完(wan)成(cheng)。與AMR技術(shu)相(xiang)反，由於垂直霍爾(er)技術(shu)的(de)幫助(zhu)，可以用單個產(chan)品就實(shi)(shi)現(xian)對(dui)上至(zhi)360°的(de)角度以及線(xian)性距(ju)離(li)進(jin)行測量(liang)(liang)。 Micronas所(suo)(suo)開(kai)發(fa)的(de)(de)方案(an)，其(qi)主(zhu)要優(you)勢在(zai)於(wu)使用了(le)所(suo)(suo)謂的(de)(de)“pixel cell” 像(xiang)素。它(ta)(ta)由兩個(ge)垂直霍爾片和一個(ge)水平霍爾片組成。有了pixel cell像素，就(jiu)可(ke)以(yi)(yi)在一個(ge)(ge)(ge)點上(shang)測量三(san)個(ge)(ge)(ge)磁場(chang)分(fen)矢量。平行於傳感器表面的磁力線由垂直霍爾片測量，垂直於傳感器表面的磁力線由水平霍爾片測量。
HAL36xy只(zhi)使(shi)(shi)用兩個(ge)垂(chui)直(zhi)霍爾(er)片(pian)(pian)Bx和By，而(er)HAL38xy使(shi)(shi)用水(shui)平霍爾(er)片(pian)(pian)以(yi)及(ji)垂(chui)直(zhi)霍爾(er)片(pian)(pian)的(de)其(qi)中一片(pian)(pian)。視(shi)不同的傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)型號，客(ke)戶(hu)可(ke)以選擇想(xiang)要的霍爾(er)片(pian)(pian)組合。 Bx和(he)Bz活躍(yue)，或By和(he)Bz活躍(yue)。另外，可選擇兩種輸出信號格式(脈寬調製或者模擬信號)。
HAL36xy系列理(li)想的(de)應用是上至360°的(de)角(jiao)(jiao)度(du)測(ce)量(liang)，比如(ru)方向盤角(jiao)(jiao)度(du)測(ce)量(liang)。為此，主(zhu)要(yao)使用一個徑(jing)向(xiang)(xiang)充(chong)磁(ci)的磁(ci)鐵(見圖2)，和傳(chuan)感器表(biao)面(mian)(mian)平行傳(chuan)動。兩(liang)個(ge)垂直(zhi)(zhi)霍爾片(pian)(pian)相互垂直(zhi)(zhi)放(fang)置(zhi)，同(tong)時產生正弦和余弦信(xin)號。傳感器自動計算(suan)反正(zheng)切(qie)數(shu)值，並轉(zhuan)換為模擬或數(shu)字輸出信(xin)號。
輸出(chu)信(xin)號和(he)測得的(de)角度是(shi)直接(jie)等比例的(de)。基(ji)於反(fan)(fan)正切分(fen)析，磁鐵的氣(qi)隙(xi)變化和磁鐵溫度反(fan)(fan)應對改(gai)(gai)種測量方法(fa)影(ying)響極小(xiao)。這些傳感器(qi)的設(she)計工(gong)作溫度範圍(wei)是–40℃到(dao)(dao)170℃(裸片溫度)，並提供多種診(zhen)斷功(gong)能。傳感器(qi)自帶的自檢在第一(yi)個(ge)通電旋轉圈進行(xing)，確(que)(que)保傳感器(qi)線路(lu)功(gong)能正常。傳感器可(ke)以檢(jian)測到(dao)過(guo)壓或(huo)者欠壓狀態，並在(zai)輸出(chu)信(xin)號中表示出(chu)來。用戶也可(ke)以定義應用的磁場(chang)強(qiang)度範圍。如(ru)果磁(ci)場強度(du)超(chao)過了(le)特(te)定範圍(wei)(wei)，傳感(gan)(gan)器可(ke)以顯(xian)示(shi)出錯信號。該範圍(wei)可以(yi)由用戶(hu)定義並編程。對傳感器的編程是通過一個對用戶友好的圖形界面軟件工具來實現的。
帶有(you)垂(chui)直(zhi)(zhi)和水(shui)平(ping)霍爾片(pian)的HAL38xy主要用(yong)於線性(xing)位(wei)移應(ying)用(yong)，測(ce)量距離可(ke)以(yi)比(bi)磁鐵長度長50%。用(yong)一個長度為10mm的磁鐵，可(ke)以測(ce)量大(da)(da)於等於15mm的距離(li)。在(zai)此(ci)應用中，一個(ge)軸(zhou)向充磁(ci)(ci)(ci)的(de)磁(ci)(ci)(ci)鐵平行於傳感器表面(mian)運動(圖3)。用合適的磁鐵可以進行更長距離的測量。
軸向充磁(ci)的(de)磁(ci)鐵(tie)平行於傳感器(qi)(qi)表面運(yun)動
在傳(chuan)統的單維(wei)(wei)度(du)測量(liang)傳(chuan)感器應用中，磁鐵(tie)長度(du)必須要(yao)設(she)計成比被測量(liang)的位移(yi)長30%。因而使用(yong)二維(wei)傳感器(qi)所相對增加的(de)成本，會輕而易舉地被(bei)昂貴磁(ci)(ci)性材料的(de)節約彌(mi)補(bu)(bu)掉。所以，在提升性能的同時，也實現了成本優勢。
HAL38xy另一個可能的應(ying)用是在軸邊(bian)(bian)的角(jiao)度測量。一個(ge)徑向充(chong)磁(ci)的磁(ci)鐵固定(ding)在(zai)軸上，在(zai)傳感器邊旋轉。如果(guo)(guo)兩個(ge)磁(ci)場(chang)反正切(qie)計算提供(gong)了理(li)想(xiang)的(de)正弦(xian)餘弦(xian)相關(guan)曲(qu)線(xian)，反正切(qie)可(ke)以為(wei)角(jiao)度提供(gong)一(yi)個(ge)線(xian)性關(guan)係(xi)。這並不(bu)是(shi)在所(suo)有的應用中(zhong)都可(ke)以(yi)(yi)實(shi)現的。理(li)想的軸(zhou)邊(bian)(bian)角度測量(liang)設置只(zhi)(zhi)能(neng)通過(guo)特殊的磁(ci)鐵實現。如使用傳統的(de)磁鐵， 則需(xu)(xu)要在反正切計(ji)算之後再進(jin)行(xing)線性化。為完成這一任務，HAL38xy和HAL36xy提供了32點標定來使得輸出信號線性化。
其他的傳感器製造商如今也再嘗試使用垂直霍爾技術(比如，霍爾開關等簡單產品)，這一事實證明了該技術的吸引力。 Micronas很早(zao)(zao)就實(shi)施(shi)了垂(chui)直(zhi)霍爾(er)傳感器(qi)技術，因(yin)而(er)(er)如今成(cheng)為該(gai)(gai)領域(yu)的市(shi)場領導(dao)者(zhe)。隨著下一(yi)代直接(jie)角度傳感器的(de)推(tui)出，Micronas將擴(kuo)大其對市場的(de)引領。新(xin)一(yi)代(dai)產(chan)品將(jiang)有進(jin)一(yi)步(bu)(bu)改善的角度(du)測(ce)量(liang)表現(xian)，提供(gong)更(geng)高測(ce)量(liang)精(jing)度(du)，更(geng)低的通量(liang)密(mi)度(du)下(xia)限值(zhi)，使(shi)產(chan)品可以在弱得(de)多得(de)到(dao)磁場中(zhong)使(shi)用。
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