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Gaspedal-Positionserkennung: Potenziometer vs. Hall-Sensor

Zur elektronischen Regelung beim Gaspedal wird in den meisten Fahrzeugen ein Sensor oder ein sogenannter Pedalwertgeber zur Positionsbestimmung verwendet. Der Pedalwertgeber teilt dem Steuergerät den Gaswunsch des Fahrers mit. Ein solcher Sensor kann unterschiedlich realisiert werden. Häufig kommt aus Sicherheitsgründen ein doppeltes Potenziometer zum Einsatz.

Das Funktionsprinzip eines Potenziometers hat jedoch seine Tücken. Durch mechanischen Verschleiß des Schleifrings ändert sich der Widerstandswert und die Präzision der Messung nimmt ab. Der Abrieb führt zu Ablagerungen, die sich auf die Leitfähigkeit des elektrischen Kontakts auswirken und zu elektronischem Rauschen führen können.

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Darüber hinaus sind Potenziometer äußerst vibrationsempfindlich. Durch geschickte Wahl des Widerstandselements kann die Lebensdauer eines Potenziometer-basierten Sensors zwar verbessert werden, sie reichen jedoch nicht an den Lebenszyklus eines kontaktlosen Hall-Effekt-Sensors heran.

Hall-Sensoren sind widerstandsbasierten Sensoren technisch überlegen und inzwischen hinsichtlich des Stückpreises konkurrenzfähig. Das berührungslose Messprinzip auf Basis der Hall-Technologie kennt weder Verschleißerscheinungen noch Ungenauigkeiten und ist darüber hinaus äußerst zuverlässig.

Die neuen Linear Hall-Effekt-Sensoren der HAR24xy-Familie werden in einem weniger als einen Millimeter flachen SMD-Gehäuse gefertigt, das zwei vollkommen autarke Automotive-qualifizierte Chips integriert. Das sehr dünne Gehäuse ermöglicht hochpräzise Messungen unter Verwendung kleiner Magnete. Durch Integration zweier Chips ist eine vollständige und voneinander entkoppelte Redundanz bezüglich Spannungsversorgung und Ausgangssignal gegeben, wie sie bei sicherheitskritischen Anwendungen verlangt wird.

HAR24xy ist eine Sensorfamilie mit hoher Integrationsdichte. Durch ihre Designflexibilität lassen sich die Sensoren optimal an das jeweilige System anpassen und bieten den Automotive-Kunden einen signifikanten Kostenvorteil.

Die Sensoren der HAR24xy-Familie lassen sich vorteilhaft als Positionssensoren in Pedalanwendungen nutzen, da sie über erweiterte Diagnosefunktionen zur besseren Erkennung und Identifizierung potenzieller Fehler verfügen. So können Entwickler die geforderte Fail-Safe-Strategie leicht umsetzen.

Eine Reihe von Diagnosefunktionen sorgt für die Erkennung von Unterbrechungen in den Versorgungs- und Masseleitungen sowie für eine Detektion von Kabelbrüchen. Des Weiteren kann über eine Unterspannungserkennung und thermische Überwachung sehr einfach ein Kurzschluss an der Ausgangsstufe festgestellt werden.

Zusätzliche Diagnosefunktionen verbessern die Fehlererkennung und zielen hauptsächlich auf sicherheitskritische Anwendungen im Automobil. Der Sensor-Signalpfad und die Speicherumgebung werden ständig mittels interner Selbst-Tests überwacht. Wird ein Fehler detektiert, wird der Ausgang kundendefiniert entweder auf Masse oder auf Versorgungsspannung gelegt oder hochohmig geschaltet.

Elektrostatische Entladungen (ESD) in Automotive-Anwendungen sind ebenfalls ein wichtiges Thema. Die HAR24xy-Familie widersteht hier Spannungsspitzen von 8 kV. Die Sensoren zeichnen sich durch eine flexible Linearisierung der Ausgangscharakteristik mittels 16 frei programmierbarer Stützstellen aus und weisen eine sehr hohe Empfindlichkeit auf.

Auf Basis dieser Eigenschaften können Kunden zum einen ihre Systemkosten weiter reduzieren, zum anderen kleinere Magnete verwenden oder größere Abstände messen. Abhängig von der Anordnung und der Platzierung der Magnete können dabei Distanzen bis zum zweifachen der Magnetlänge gemessen oder Winkel bis zu 180° mit nur einer Magnetkonfiguration bestimmt werden.

Bei Drosselklappen-Anwendungen lassen sich mit den HAR24xy-Sensoren Kosten einsparen, da auf anspruchsvollere Technologien, wie mehrachsige Magnetsensoren, verzichtet werden kann. Einsetzbar ist die HAR24xy-Familie für viele Arten der Positionserkennung sowie für Strommessungen oder als verschleißfreier Ersatz von Potenziometern.

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