Sensore Hall 3D per il controllo del movimento nei veicoli

TDK ha ampliato il proprio portafoglio di soluzioni di rilevamento magnetico con la famiglia HAL 13xy, un sensore Hall programmabile in fabbrica progettato per il rilevamento della velocità e della direzione in applicazioni automobilistiche e industriali. Basato sulla tecnologia proprietaria 3D Hall dell’azienda, il sensore integra tre elementi Hall ortogonali all’interno di una singola cella pixel, consentendo la misurazione simultanea di più componenti del campo magnetico e supportando progettazioni flessibili per motori elettrici e sistemi di rilevamento della posizione.

Architettura di rilevamento magnetico 3D per il controllo motore
La famiglia HAL 13xy incorpora tre elementi Hall posizionati lungo gli assi X, Y e Z. Questa configurazione genera segnali in quadratura con una separazione di fase fissa di 90 gradi, indipendentemente dalla distanza tra i poli magnetici e dalle variazioni del traferro. Misurando simultaneamente due componenti del campo magnetico, il sensore offre una maggiore flessibilità nel posizionamento di sensori e magneti, mantenendo al contempo un rilevamento affidabile della velocità e della direzione. Rispetto ai tradizionali sensori Hall, che richiedono un allineamento magnetico preciso, questa architettura riduce i vincoli di progettazione meccanica.

La configurazione a doppia uscita può essere impostata per fornire segnali di velocità in quadratura oppure segnali di velocità e direzione. Questa flessibilità la rende adatta a sistemi di controllo motore compatti in cui sono richiesti feedback di posizione precisi e integrazione in spazi ridotti.

Applicazioni automotive per il rilevamento di posizione e velocità
La famiglia di sensori è destinata ad applicazioni automobilistiche che richiedono controllo preciso del movimento e monitoraggio della posizione. Tra le applicazioni tipiche figurano motori per la regolazione dei sedili, azionamenti per tetti apribili, motori per portelloni posteriori, motori del piantone dello sterzo, sistemi di conteggio delle rotazioni dello sterzo, monitoraggio della posizione delle valvole e alzacristalli con funzione anti-schiacciamento. Il dispositivo è inoltre adatto ad applicazioni di automazione industriale che richiedono rilevamento della velocità di rotazione, identificazione della direzione e integrazione compatta dei motori.

Funzionamento affidabile in condizioni ambientali estese
HAL 13xy è stato progettato per operare in condizioni particolarmente impegnative tipiche del settore automobilistico. Il sensore supporta una tensione di alimentazione compresa tra 3,0 V e 24 V e funziona con temperature di giunzione da –40 °C a 170 °C. Le caratteristiche di protezione includono resistenza ai load dump fino a 40 V, protezione contro l’inversione di polarità fino a –18 V, protezione da cortocircuito e protezione termica. Secondo TDK, i punti di commutazione rimangono costanti al variare della temperatura e della tensione di alimentazione, garantendo prestazioni stabili in condizioni operative variabili.

Il sensore supporta campi magnetici statici e dinamici fino a 40 kHz ed è compatibile con magneti in ferrite e terre rare grazie a diverse opzioni di coefficiente termico.

Sicurezza funzionale e conformità EMC
La famiglia HAL 13xy integra una funzione continua di Built-In Self-Test (BIST) ed è stata sviluppata come Safety Element out of Context (SEooC). Il sensore è conforme ai requisiti ASIL B Ready secondo la norma ISO 26262, risultando adatto all’integrazione in sistemi automobilistici correlati alla sicurezza. Per le applicazioni automotive, il dispositivo soddisfa i requisiti della norma AEC-Q100 e offre prestazioni di compatibilità elettromagnetica conformi agli standard ISO e IEC.

Ulteriori caratteristiche di robustezza includono una protezione ESD fino a 4 kV secondo il modello Human Body Model (HBM), garantendo un funzionamento affidabile in ambienti elettricamente critici.

Package compatto per applicazioni con spazio limitato
Il sensore è disponibile in un package SOT23 a 5 pin, progettato per applicazioni con spazio ridotto sul circuito stampato. In combinazione con assi di rilevamento configurabili e uscite programmabili, il dispositivo offre una soluzione compatta per il controllo motore, il rilevamento della posizione e il monitoraggio del movimento. L’avvio della produzione in serie della famiglia HAL 13xy è previsto per ottobre 2026. I campioni sono già disponibili.

Contesto aggiuntivo: Questa sezione descrive specifiche tecniche e confronti competitivi non inclusi nell’annuncio originale del prodotto
Il mercato dei sensori Hall per il rilevamento di posizione e velocità in ambito automobilistico comprende soluzioni sviluppate da aziende come Infineon Technologies, Allegro MicroSystems, Melexis, Texas Instruments e TDK. I principali criteri prestazionali in questo segmento includono sensibilità al campo magnetico, stabilità termica, immunità EMC, conformità ai requisiti di sicurezza funzionale e supporto al rilevamento ad alta velocità.

Le tecnologie Hall tridimensionali offrono vantaggi rispetto ai tradizionali sensori Hall monoasse, consentendo la misurazione simultanea di più vettori del campo magnetico. Questa capacità semplifica l’integrazione meccanica e migliora la tolleranza alle variazioni di posizionamento del magnete nei sistemi attuatori automobilistici.

Nelle applicazioni di controllo del movimento dei veicoli, i sensori conformi ai requisiti ASIL con funzioni integrate di diagnostica e autotest sono sempre più richiesti per supportare sistemi di sterzo, attuatori elettrici, regolazioni dei sedili e dispositivi anti-schiacciamento. Anche le temperature operative superiori a 150 °C di temperatura di giunzione stanno diventando un requisito sempre più importante nelle architetture dei veicoli elettrificati.

Modificato da Maria Brueva, redattrice di Induportals – adattato con IA.

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