【導讀】感測汽車控制功能（例如檔位選擇器和轉向信號指示器）的位置和移動是現代汽車設計中的一項重要要求。然而，感測 3 軸運動并不簡單，傳統的傳感器技術給工程師帶來了挑戰(zhàn)。這些范圍從物理設備尺寸和可靠性到功耗和成本。近推出的 3D 磁感應技術正在幫助工程師應對這些挑戰(zhàn)。
感測汽車控制功能（例如檔位選擇器和轉向信號指示器）的位置和移動是現代汽車設計中的一項重要要求。然而，感測 3 軸運動并不簡單，傳統的傳感器技術給工程師帶來了挑戰(zhàn)。這些范圍從物理設備尺寸和可靠性到功耗和成本。近推出的 3D 磁感應技術正在幫助工程師應對這些挑戰(zhàn)。
機電開關是許多應用（包括車輛）中常見的故障源。隨著時間的推移，觸點可能會腐蝕或燒壞，從而導致故障和給車主帶來不便，并可能損害汽車制造商的聲譽。因此，制造商更喜歡固態(tài)技術，例如基于磁信號霍爾效應檢測的開關，以盡可能提高可靠性并節(jié)省空間和成本。
我們在開車時常做的兩件事是發(fā)出轉彎信號和換檔。過去，汽車依靠大電流線束在車輛周圍傳輸信號和電力。如今，使用轉向指示燈或移動變速桿向中央處理器發(fā)送高阻抗信號的可能性與物理切換某物的可能性一樣大。
隨著車輛控制變得更加復雜和多功能，趨勢是它們在多個平面上移動。許多配備自動變速箱的現代汽車現在通過將變速桿移至不同的平面來提供順序控制，從而使感測位置的任務更加復雜。
3D磁感應方法
有多種方法可以根據霍爾效應實現 3D 位置感測。如果要感測的運動有多個固定位置（在變速桿或轉向信號燈的情況下），一種方法是為每個可能的位置添加單獨的霍爾傳感器，從而產生多達七個傳感器元件，讓控制器知道通過知道哪個傳感器是“現場”的位置。
另一種方法也是基于霍爾但使用通量集中器，通過將兩對正交傳感元件集成到 CMOS IC 上來減少所需的傳感器元件數量。增強磁場并提高靈敏度和信噪比的鐵磁薄膜也沉積在 IC 表面上。
通過使用多種減法和加法算法，可以準確感測與 IC 水平運行的磁場分量（BX 和 BY 分量）以及垂直磁場分量 (BZ)。這些模擬電壓然后通過模數轉換器 (ADC) 轉換為數字值。然后通過數字信號處理確定終的位置。
雖然從技術角度來看，這些解決方案中的每一個都是可行的，但它們在大規(guī)模生產中并不理想——尤其是在汽車應用中。使用多個傳感器需要大量空間，并且隨著更多組件的添加，可靠性將不可避免地受到影響。第二種方法有一些優(yōu)點，但算法和后處理所涉及的復雜性——更不用說需要校準單個傳感器——意味著它不是一個理想的解決方案。
第三種替代方案利用基于霍爾的傳感器，該傳感器能夠同時確定磁源的 x、y 和 z 坐標，以構建傳感器周圍磁場的 3D 圖像（圖 1 ）。
圖 1 與多傳感器解決方案相比，3D 解決方案可節(jié)省空間、成本和時間。
TLE493D -A1B6 3D 傳感器將垂直和水平霍爾板集成到單個 IC 中，從而在操作中檢測平面和垂直面。當磁鐵移動時，傳感器會立即識別出至少一個磁場分量的變化。
傳感器架構由圖 2所示的三個主要構建塊組成。
圖 2 TLE493D-A1B6 3D 磁傳感器框圖
傳感器單元包含霍爾板并測量所有三個方向的磁場。將垂直霍爾板用于平面組件可使傳感器實現高磁調和精度 (±1%)，從而實現的角度測量。
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