Sensorlösungen für Anforderungen in Automobilanwendungen

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Kostengünstiger Doppelachsen-Beschleunigungsmesser

Beim Modell MXR7900A/C/D von MEMSIC handelt es sich um einen kostengünstigen, leistungsfähigen ±1,0 g Doppelachsen-Beschleunigungsmesser mit ratiometrischen Ausgängen, der auf einem einzelnen CMOS-IC untergebracht ist. Er misst die Beschleunigung mit einer Empfindlichkeit von 900 mV/g und stellt einen g-proportionalen ratiometrischen Analogausgang über/unter dem Null-g-Punkt bei 50 Prozent der Versorgungsspannung bereit.

Das Design basiert auf Wärmeströmung und benötigt keine feste Testmasse, wodurch die typischen Probleme, die in Verbindung mit Konkurrenzprodukten auftreten, entfallen. Eine einzelne auf dem Siliziumchip zentrierte Wärmequelle ist entlang eines Hohlraums aufgehängt. Aluminum-/Polysilizium-Thermophile (Gruppen von Thermoelementen) sind im gleichen Abstand auf allen vier Seiten der Wärmequelle angebracht (Doppelachse). Bei Nullbeschleunigung ist der Temperaturgradient symmetrisch zur Wärmequelle, sodass die Temperatur an allen vier Thermophilen gleich ist, was dazu führt, dass diese die gleiche Spannung ausgeben.

Die Beschleunigung in eine Richtung führt dazu, dass das Temperaturprofil aufgrund der freien Wärmeübertragung aus dem Gleichgewicht gerät, sodass es asymmetrisch wird. Deshalb ändert sich die Temperatur und folglich auch die Spannungsausgabe der vier Thermophile. Die differentielle Spannung an den Thermophilausgängen ist direkt zur Beschleunigung proportional. Der MXR7900A/C/D weist zwei identische Beschleunigungssignalwege auf, einen zur Messung der Beschleunigung auf der X-Achse und einen zur Messung der Beschleunigung auf der Y-Achse.

Er kann sowohl dynamische Beschleunigung wie Schwingungen als auch statische Beschleunigung wie Schwerkraft messen. Er stellt auch eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Erschütterungen von mehr als 50.000 g bereit. Aufgrund der Handhabung bei der Montage und vor Ort gewährleistet das Gerät deutlich geringere Ausfallquoten und geringere Verluste. In Automobilanwendungen wird dieser Sensor für die Überrollschutz-Erfassung sowie für die elektronische Stabilitätsregelung (Vehicle Stability Control, VSC) und für die elektromechanische Servolenkung (EPS, Electronic Powered Steering) eingesetzt.

Energiesparender Dreiachsen-Beschleunigungsmesser

Ein weiteres erwähnenswertes Beispiel stammt von STMicroelectronics : der AIS329DQ. Hierbei handelt es sich um einen Dreiachsen-Beschleunigungsmesser mit hoher Leistung und extrem geringem Stromverbrauch, der einen digitalen Ausgang bietet und sich für Automobilanwendungen eignet (Bild 2).

Der Sensor weist folgende Merkmale auf: breiter Versorgungsspannungsbereich von 2,4 V bis 3,6 V, Niederspannungs-kompatible IOs (1,8 V), Verbrauch im extremen Stromsparmodus von nur 10 μA, ±2 g/±4 g/±8 g dynamisch auswählbarer voller Bereich, eine digitale SPI-/I2C-Ausgangsschnittstelle, 16-Bit-Datenausgang, zwei unabhängig programmierbare Interrupt-Erzeuger, einen Schlaf-/Aufwachmodus und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Erschütterungen (von bis zu 10.000 g).

Die Betriebsmodi mit extrem geringem Stromverbrauch ermöglichen eine fortschrittliche Stromersparnis und intelligente Schlaf-zu-Aufwach-Funktionen. Wenn die Schlaf-zu-Aufwach-Funktion aktiviert ist, kann der AIS328DQ automatisch aufwachen, sobald das Interrupt-Ereignis erkannt wurde, wodurch die Ausgangsdatenrate und die Bandbreite erhöht wird.

Dank einer Selbsttestfunktion kann der Anwender die Funktionsfähigkeit des Sensors in der endgültigen Anwendung überprüfen. Der in einem QFPN-Gehäuse (Quad Flat Pack No-Lead) untergebrachte Baustein AIS328DQ mit einer Grundfläche von 4 x 4 mm folgt dem Trend hin zur Anwendungsminiaturisierung und arbeitet garantiert über einen Temperaturbereich von -40 bis +105 °C.

Dieser Beschleunigungsmesser wird in Anwendungen wie Fahrzeugnavigation im Armaturenbrett, Kipp-/Neigungsmessungen, Diebstahlsicherung, intelligentem Energiesparen, Aufprallerkennung und -protokollierung, Schwingungsüberwachung und -kompensation und bewegungsaktivierten Funktionen verwendet.

Weitere Informationen zu den in diesem Artikel beschriebenen Produkten finden Sie auf den Produktinformationsseiten auf der Digi-Key-Website.

* Carolyn Mathas ist Autorin im US-amerikanischen Publishing House Hearst Electronic Products

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