Sensor

Lowest Power 360° Winkelsensor-Lösung mit einem intelligenten Sensor-Interface

23.04.12 | Redakteur: Sariana Kunze

(HY-Line)

Durch die Kombination zweier Produkte aus ihrem aktuellen Lieferprogramm – eines neuartigen Winkelsensors mit einem intelligenten Sensor-Interface – präsentiert die HY-Line Sensor-Tec Vertrieb eine innovative Lösung für die Messung von Drehwinkeln und -geschwindigkeiten mit äußerst stromsparender Technologie.

Der neue 360 ° Winkelsensor AAT001-10E von NVE besteht aus zwei Tunneling Magnetoresistance (TMR) Sensoren in Halbbrückenschaltung. Der TMR-Sensor erzeugt je 360° ein sehr großes Sinus-Cosinus-Ausgangssignal von typisch 160mV/Vpp ohne Verstärkung. Bei konstantem Abstand zwischen Magnet und Sensor ermöglicht dies eine sehr hohe Gesamtgenauigkeit von besser als 0,5 °. Die einzigartige TMR-Technologie von NVE kann durch externe Magnetfelder nicht zerstört werden und erlaubt zudem sehr weite Einbautoleranzen. So kann der Abstand zwischen Magnet und Sensor bis zu mehreren Millimetern betragen. Auf Grund seines sehr hohen Widerstands von typisch 1,2 MΩ sind Schaltungen mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme möglich. Der Winkelsensor wird in einem TDFN6 – Gehäuse (2,5mm x 2,5mm x 0,8mm) geliefert.

Beim Sensor-Interface PS09 aus der Picostrain-Serie geht der Hersteller acam einen neuen Weg: Die physikalischen Größen wie Druck, Kraft, Temperatur – oder hier der Winkel – werden mittels einer Zeitmessung erfasst. Die Zeit ist die universellste aller physikalischen Größen und die mit Abstand am genauesten messbare. Sie bietet fantastische Möglichkeiten, um schwierigste Messaufgaben elegant und einfach zu lösen und bietet große Vorteile in Bezug auf Genauigkeit und Dynamik. Die Messrate, Genauigkeit und Stromaufnahme lassen sich sehr flexibel einstellen. Je nach Einstellung erhält man eine Messrate bis 10 kHz, eine Genauigkeit bis 28 bit ENOB (RMS) bzw. 25,8 bit Noise free (peak-peak) oder von weniger als 15 µA einschließlich dem Strom durch die Sensorbrücke (diese braucht nicht eigens versorgt zu werden).

Das Sensor-Interface benötigt keine Referenzspannung und verfügt über einen internen leistungsstarken 24 Bit Mikrocontroller, der auch komplizierte Berechnungen schnell und stromsparend durchführt. Die Kalibrierdaten können im internen EEProm abgelegt werden. Der PS09-Chip ist in ein 6 x 6 mm QFN40 Gehäuse integriert.

Die Kombination von Winkelsensor und Interface bietet eine berührungslose und wartungsfreie Lösung für die Winkelmessung mit hoher Wiederholgenauigkeit und Auflösung bei gleichzeitig geringster Stromaufnahme. Je nach geforderter Genauigkeit und Taktzeit (von unter 0,5ms bis zu mehreren ms) liegt der kumulierte Strombedarf bei einigen µA bis < 1mA. Auch der Aufbau einer Ein-Punkt-Kalibrierung ist möglich. Beide Elemente sind für Betriebstemperaturen von -40 °C bis +125 °C ausgelegt. Typische Anwendungsfälle sind der Ersatz von Potentiometern, Drehschaltern, Positionssensoren und Winkel-Encodern, insbesondere für Batterie betriebene Systeme.

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