Melexis Lança Sensor Hall-Effect ASIL-Ready para Sistemas Automotivos Críticos de Segurança

Um sensor de efeito Hall gera uma tensão proporcional ao campo magnético que encontra. Esses dispositivos servem como sensores duráveis de proximidade, posição, velocidade e corrente, valorizados por sua longa vida, pois não contêm partes móveis que podem se desgastar.

A Melexis introduziu o MLX91377, um IC linear de efeito Hall ASIL-ready projetado para ambientes automotivos críticos de segurança, como direção elétrica assistida (EPAS). Desenvolvido como Safety Element Out of Context (SEooC), o MLX91377 atende aos requisitos da ISO 26262 e obteve qualificação AEC Q-100 Grau 0.

O efeito Hall produz uma tensão transversal mensurável em um condutor ou semicondutor quando uma corrente passa através dele na presença de um campo magnético. A tensão resultante é o equilíbrio das forças de Lorentz e elétricas e pode ser aproveitada para detectar campos magnéticos.

Projetar um sensor de efeito Hall requer um sistema magnético que responda ao parâmetro físico alvo, acoplado a uma interface eletrônica que converte o campo magnético detectado em um sinal analógico ou digital padrão adequado para o sistema hospedeiro.

Como operam sem contato, sensores Hall são amplamente empregados em aplicações de proximidade, posicionamento e velocidade.

Em sua forma mais básica, sensores Hall atuam como transdutores analógicos, produzindo uma tensão que varia com a intensidade do campo magnético, que pode ser interpretada como distância à placa Hall. Também são frequentemente configurados como chaves digitais on/off ou como indicadores de velocidade em velocímetros, sistemas de ignição ou sistemas de freio anti-travamento (ABS).

Aplicações automotivas exigem desempenho em uma ampla faixa de temperatura — de −40 °C a 160 °C — enquanto suportam alta vibração e potencial contaminação por poeira, líquidos e outros contaminantes. Sensores Hall devem manter confiabilidade por muitos anos sob essas condições adversas.

Com faixa de temperatura de operação até 160 °C, alta linearidade e excelente estabilidade térmica — incluindo offset baixo e deriva mínima de sensibilidade — o MLX91377 entrega detecção de torque precisa e confiável para sistemas EPAS, suportando modos de direção convencionais e autônomos.

O MLX91377 atende a uma variedade de casos de uso de detecção de posição sem contato automotivos e industriais, incluindo sensores de torque de direção, sensores de pedal de aceleração, freio ou embreagem, sensores de posição linear absoluta, sensores de nível de flutuador, potenciômetros sem contato, sensores de posição de pequeno ângulo e sensores de posição de curso curto.

"O MLX91377 traz desempenho aprimorado em todos os aspectos, permitindo aplicações críticas de segurança altamente exigentes, como detecção de torque automotivo. Embora nenhuma placa de desenvolvimento esteja disponível no momento, o dispositivo é suportado pela ferramenta de programação padrão da Melexis, a PTC-04", explicou Nick Czarnecki, Gerente Global de Marketing, Sensores de Posição e Velocidade, na Melexis.

Figura 1: Diagrama de blocos do MLX91377

Faixas de medição programáveis e calibração multi-ponto fornecem flexibilidade aos projetistas, enquanto múltiplos protocolos de saída permitem que um único IC sirva a diversas aplicações, reduzindo esforços e custos de requalificação. O protocolo Short PWM Code (SPC) permite medições sincronizadas — até quatro sensores MLX91377 a 2 kHz — transmitindo dados após a detecção de um pulso de gatilho, garantindo latência determinística e alta precisão (Figura 1).

"Dependendo do tipo de saída, o MLX91377 pode ser acionado por um protocolo externo ou internamente. Com o protocolo SPC, o sensor aguarda um pulso de gatilho do microcontrolador hospedeiro, então adquire, digitaliza e compensa rapidamente os dados magnéticos, lineariza-os usando uma tabela de lookup programável, e os envia em formato digital SENT. No modo analógico, o sensor adquire e compensa os dados autonomamente antes de emitir uma tensão ratiométrica para leitura do hospedeiro. Ambas as interfaces são amplamente usadas no automotivo, com SPC sendo mais novo e geralmente preferido para configurações multi-IC. A natureza acionável do SPC garante que todos os sensores capturem o campo magnético simultaneamente, minimizando atraso de medição entre ICs. O tempo de resposta tipicamente fica abaixo de 500 µs, e é ainda menor no modo analógico."

Figura 2: Ilustração de temporização SPC em modo de tick time de 1,5 µs e formato H.2

No modo SPC, o MLX91377 inicia a aquisição de dados imediatamente ao receber o pulso de gatilho, independentemente do modo configurado, e transmite os dados adquiridos dentro do mesmo frame SENT. Essa capacidade está disponível para qualquer tempo de tick igual ou superior a 1,5 µs (ver Figuras 2 e 3).

Figura 3: Configuração padrão mestre-escravo SPC

O MLX91377 atinge ASIL-C em modo digital (SENT ou SPC) e ASIL-B em modo analógico. Oferece diagnósticos abrangentes em nível de die, detectando falhas internas e entrando em estado seguro para prevenir comportamento não intencional do veículo.

Desafios futuros envolverão temperaturas de operação cada vez mais exigentes, imunidade aprimorada a campos de vazamento em meio à crescente eletrificação veicular, e padrões de segurança funcional cada vez mais altos.

>> Este artigo foi originalmente publicado em nosso site irmão, Power Electronics News.