選擇位置感測器要注意的三件事

作者 : Majeed Ahmad,Planet Analog

汽車和工業應用的位置感測器分別根據各種不同的設計架構,並使用比例類比、PWM到I2C等介面,但設計工程師應該牢記哪些常見問題?

自動駕駛、先進駕駛輔助系統(ADAS)、車輛電氣化和工業4.0設計,都在推動著感測元件進行改造,以更準確、更有效地確定旋轉或線性位置。雖然這些位置感測器分別根據各種不同的設計架構,並使用比例式類比、PWM到I2C等介面,但設計工程師應該牢記哪些常見問題?

本文概述針對汽車和工業應用的位置感測器通常採用線性和旋轉運動時的三種設計注意事項。

圖1:位置感測器服務於對成本敏感的汽車應用,例如動力傳動系統致動器、踏板定位、燃油液位計和傳動系統。(資料來源:Melexis)

可編程輸出

位置感測器的可編程功能讓設計工程師得以輕鬆配置速度、解析度和線性化等參數。例如,在ams AS5200L感測器IC中,I2C介面繞過了對專用編程器的需求,並有助於透過主機MCU輕鬆編程操作參數。

同樣地,Allegro 3DMAG感測器支援由MCU直接編程,其輸出允許低壓編程,而無論採取接哪一種介面:類比、SAE J2716 SENT、PWM和I2C。低壓編程的提供使得感測器模組內部的電子控制單元(ECU)可現場更換。

圖 2:各種可編程通道修整和線性化選項,讓設計人員能夠輕鬆調整磁路並最佳化精度和製造效率。(資料來源:Allegro Microsystems)

功能安全

功能安全(functional safety)在汽車和工業設計中必不可少,因此,服務於這些應用的位置感測器必須完全遵守功能安全指南。安全關鍵型汽車應用的嚴格要求包括轉向、制動、變速箱以及油門系統。

例如,Allegro A31315位置感測器提供晶片上診斷功能,以確保可靠和安全的操作,支援單晶片ASIL-B和雙晶片封裝的ASIL-D,以實現系統級整合,並符合ISO 26262功能安全標準。此外,來自Melexis的MLX90421和MLX90422非接觸式位置感測器則透過獨立安全單元(SEooC)途徑支援ASIL-B安全級。

EMC測試

許多位置感測器承諾進行一次成功的電磁兼容性(EMC)測試,從而縮短設計週期並降低成本。新的位置感測器對雜散磁場具有免疫力,因此無需屏蔽這些感測元件。

例如Allegro A19520等位置感測器整合了EMC保護電容器,並採用混合訊號架構,提供了寬動態氣隙範圍、振動與旋轉的區別以及雜散場抗干擾。

(原文發表在EDN電子技術設計姐妹媒體Planet Analogy,Three things to watch when selecting a position sensor,胡安編譯)

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