Berührungslose 360 °-Hochgeschwindigkeitswinkelmessung Hall-basierte Positionssensoren für robuste und schnelle Anwendungen

RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH

Die Sensorfamilie verfügt über differenzielle oder einseitige Sinus- und Cosinus-Analogausgänge für die standardisierte Winkelberechnungen durch einen externen Mikrocontroller oder eine ECU.

Bild: Rutronik
15.04.2025

Mit den HAL 302x von TDK Micronas bietet Rutronik eine Sensorfamilie zur präzisen 2D-Winkelpositionsmessung auf Basis der Hall-Technologie. Die streufeldrobusten Sensoren mit Analogausgang nach ISO 26262 sind ideal für schnelle Motoranwendungen in der Elektromobilität, Robotik oder im Maschinenbau. Durch hohe Temperaturbeständigkeit, integrierter Diagnosefunktionen und Varianten für unterschiedliche Toleranzanforderungen eignen sie sich auch für sicherheitsrelevante Anwendungen.

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Mit den HAL 302x von TDK Micronas führt Rutronik eine Familie schneller 2D-Winkelpositionssensoren, die den Bedarf an streufeldrobuster Motorpositionserfassung sowie die ISO 26262-konforme Entwicklung erfüllen. Diese Sensorfamilie verfügt über differenzielle oder einseitige Sinus- und Cosinus-Analogausgänge für die standardisierte Winkelberechnungen durch einen externen Mikrocontroller oder eine ECU. Beide Typen dieser Reihe, HAL 3020 und HAL 3021, messen auf Basis der Hall-Effekt-Technologie vertikale Magnetfeldkomponenten (BZ) und damit in einem 360 °-Drehwinkel.

Die beiden Sensoren unterscheiden sich primär in der Anzahl der horizontalen Platten. Aufgrund von Schwankungen bei der Versorgungsspannung oder der Temperatur kann es zu Messfehlern kommen. Das Messprinzip der Hall-Plattenanordnung minimiert diese Fehlerquellen. Der HAL3020 verfügt über eine Anordnung von drei horizontalen Platten und ist für Anwendungen mit geringerem Stromverbrauch ausgelegt. Im Vergleich dazu verfügt der HAL3021 über sechs horizontale Platten, die eine verbesserte Robustheit gegenüber statischen und dynamischen mechanischen Toleranzen, ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis und die Unterstützung schmalerer Airgaps sowie kleinerer Zielmagnete bieten.

Durch ihre schnelle Reaktionszeit und hohen Ausgangsbandbreite sind sie für Motoranwendungen mit bis zu 60.000 U / min geeignet, welche sich unter anderem in den Marktbereichen Leichte E-Mobilität (E-Bike, EScooter, Monowheel), Industrierobotik, sowie landwirtschaftliche und Schwermaschinen finden. Ein weiterer Vorteil der Sensoren: Motor-Kommutierungs- und Lastpositionsmessungen werden dank der Hochgeschwindigkeitsmessfähigkeit und hohen Genauigkeit von HAL 302x unterstützt.

Vorteile

  • Hoher Wirkungsgrad der aktiven Streufeldkompensation von HAL 302x wird für DC- und AC-Streufelder nachgewiesen

  • Erspart die Notwendigkeit teurer Abschirmungen und stärkerer Zielmagnete

  • Integrierte Diagnosefunktionen wie Überspannungs- und Unterspannungserkennung sowie Drahtbruchüberwachung während des normalen Betriebs

  • Temperaturbereich von –40 °C bis 170 °C

  • Erhältlich im achtpoligen SOIC8-SMD-Gehäuse

  • Versorgungsspannung 3,0 bis 5,5 V

  • Radiometrischer Analogausgang

Anwendungsbeispiele

  • Rotorpositionsmessung: bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), PermanentmagnetSynchronmotor (PMSM), Wechselstrom-Induktionsmotoren (ACIM)

  • Antriebsstränge: Getriebeaktuator, Kupplungsaktuator, Allzweckaktuatoren, elektrische Ölpumpen, elektrische Ventile

  • Fahrwerk und Sicherheit: elektrohydraulische (EHB) und elektromechanische Bremsen (EMB); EPS-Motor

  • Wischermotor

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