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3D-Magnetfeld-Sensor-Chip Magnetsensor misst die x-, y- und z-Komponenten gleichzeitig

| Autor / Redakteur: Hannes Birk * / Gerd Kucera

Der Sensor-IC zielt mit verbesserter 3D-Erkennung auf Industrie und Konsumanwendungen. Seine Stärken: flexible Betriebsmodi, skalierbare Designs, großer Messbereich und geringe Stromaufnahme.

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Der 3D-Magnetsensor TLV493D-A1B6 ermöglicht eine präzise dreidimensionale Sensorik bei geringer Stromaufnahme in einem kleinen TSOP-Gehäuse mit sechs Pins.
Der 3D-Magnetsensor TLV493D-A1B6 ermöglicht eine präzise dreidimensionale Sensorik bei geringer Stromaufnahme in einem kleinen TSOP-Gehäuse mit sechs Pins.
(Bild: Infineon)

Der 3D-Magnetsensor TLV493D-A1B6 ermöglicht eine präzise dreidimensionale Sensorik bei geringer Stromaufnahme in einem kleinen TSOP-Gehäuse mit sechs Pins. Durch seine Magnetfelderkennung in x-, y- und z-Richtung misst der Sensor zuverlässig dreidimensionale, lineare und rotierende Bewegungen.

Anwendungsbereiche sind Joysticks, Steuerelemente (Haushaltsgeräte, Multifunktionsknöpfe), Stromzähler (Manipulationsschutz) und andere Applikationen, bei denen präzise Winkelmessungen und/oder eine geringe Stromaufnahme erforderlich sind.

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Konventionelle lineare Hall-Sensoren, Hall-Schalter und Winkelsensoren detektieren nur Magnetfeldkomponenten, die senkrecht zur Oberfläche des Chips stehen; GMR-Winkelsensoren messen nur die planar ausgerichtete Feldkomponente. Der TLV493D-A1B6-Sensor ist in der Lage, gleichzeitig die x-, y- und z-Koordinaten des Magnetfelds zu bestimmen.

Durch die Erkennung der Magnetfeldkomponenten aller drei Achsen erhält man ein ganzheitliches, dreidimensionales Abbild des am Sensor anliegenden Magnetfelds. Jede Bewegung durch den Magneten führt zur Änderung von mindestens einer Magnetfeldkomponente, die der 3D-Sensor erfasst.

Ermöglicht wird die dreidimensionale Sensorik durch die Integration sowohl von vertikalen als auch horizontalen Hall-Platten auf dem Sensor-Chip. Die vertikalen Hall-Platten erfassen die planar ausgerichteten Feldkomponenten der x- und y-Richtung. Die horizontale Hall-Platte ermittelt die senkrecht ausgerichtete Feldkomponente (z-Richtung).

Eines der wichtigsten Entwicklungsziele war die Senkung der Stromaufnahme. Aufgrund neuartiger Design-Technologien, wie dem stromsparenden Oszillator, ließ sich die Stromaufnahme des Sensors auf nur noch wenige nA senken; beispielsweise 7 nA im Power-Down-Modus.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 11/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung lag auf den zentralen Anforderungen mit einer präzisen 3D-Magnetsensorik und einer geringen Stromaufnahme – das Ergebnis ist ein Siliziumbauteil, das in ein kleines TSOP-6-Gehäuse passt. Es misst gerade einmal 2,9 mm × 1,6 mm und ist damit kleiner als alle derzeit auf dem Markt erhältlichen 3D-Magnetsensoren.

Aufgrund seines kleinen Gehäuses und der geringen Stromaufnahme eignet sich der TLV493D-A1B6 für den Einsatz in Anwendungen, die bisher noch keine Magnetsensorik nutzen, wie etwa als Ersatz für Potenziometer und optische Lösungen.

Durch kontaktlose Positionsbestimmungen und eine hohe Temperaturstabilität der magnetischen Schaltpunkte lassen sich kleinere, präzisere und robustere Systemkonzepte realisieren.

Der Sensor nutzt ein I2C-Standardprotokoll für die schnelle Kommunikation mit externen Mikrocontrollern. Die Sensoren können im Bus-Modus für eine bidirektionale Kommunikation betrieben werden, was die Anzahl der Kabel reduziert und Kosten senkt. Der TLV493D-A1B6 ist RoHs-konform und gemäß JESD47 qualifiziert.

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