Programmierbarer Zwei-Draht-Zwei-Bit-Hall-Schalter für die Automobilelektronik

Melexis hat den MLX92344 entwickelt, eine leiterplattenlose, berührungslose Komponente zur magnetischen Positionserfassung, die bis zu vier mechanische Positionen erkennen kann. Die Technologie zielt auf die Karosserieelektronik von Automobilen ab – einschließlich der Sitzschienenpositionierung, Soft-Close-Türen und mehrstufigen Kofferraumschlössern – und bietet eine Halbleiter-Alternative zu herkömmlichen mechanischen Mikroschalter-Arrays.

Duale programmierbare Architektur und Strompegel
Die Positionserfassung im Automobilbereich stützt sich typischerweise auf mehrere mechanische Schalter, um Zwischenpositionen zu erkennen – eine Methode, die den Verkabelungsaufwand und die mechanische Komplexität erhöht. Der MLX92344 integriert eine duale programmierbare Architektur, die spezifische Ausgangsstrompegel direkt definierten magnetischen Einschaltschwellen (‭$B_{OP1}$‬, ‭$B_{OP2}$‬) und Ausschaltschwellen (‭$B_{RP1}$‬, ‭$B_{RP2}$‬) zuordnet. Die Komponente verfügt über eine Temperaturkompensation sowohl für Neodym- als auch für Ferritmagnete.

Ingenieure können bis zu vier verschiedene Strompegel konfigurieren, die typischerweise auf 5 mA, 10 mA, 15 mA und 20 mA innerhalb eines Betriebsbereichs von 3 mA bis 28 mA eingestellt sind. Diese Funktionalität ermöglicht es dem Sensor, standardmäßige Mikroschalterschnittstellen zu emulieren und gleichzeitig die Kompatibilität mit bestehenden elektronischen Steuergeräten (ECUs) aufrechterhalten. Das Ausgangssignal wird über Standard-Eingangs-/Ausgangstrigger oder einen Analog-Digital-Wandler (ADC) verarbeitet, was Softwareanpassungen anstelle von Hardwaremodifikationen erfordert.

Umweltspezifikationen und Formfaktor
Der Sensor arbeitet in einem Spannungsbereich von 2,7 V bis 28 V, mit einem absoluten Maximalwert von 32 V zur Unterstützung der elektrischen Systeme von Nutzfahrzeugen. Er ist für einen automobilen Temperaturbereich von -40 Grad Celsius bis +150 Grad Celsius ausgelegt. Die Komponente ist nach AEC-Q100 qualifiziert und als ASIL B Safety Element out of Context (SEooC) klassifiziert.

Zu den verfügbaren Gehäusen gehören das TSOT23-3L für die Oberflächenmontage (SMD) und das TO92-3L für die Durchsteckmontage (THT). Das Bauteil bietet Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) mit geprüften Toleranzen von 8 kV für das Human Body Model (HBM) und 15 kV auf Systemebene, um den kontinuierlichen Betrieb in elektrischen Automobilumgebungen zu gewährleisten.

On-Chip-Speicher und Integration magnetischer Konzentratoren
Geräteparameter wie Schaltschwellen, Stromausgänge, Diagnoseverhalten und Ausgangszustände werden in einem nichtflüchtigen On-Chip-Speicher abgelegt. Dies ermöglicht eine Optimierung für unterschiedliche Magnetgeometrien und mechanische Toleranzen. Die End-of-Line-Programmierbarkeit (EoL) erlaubt es Ingenieuren, das Gerät nach der Montage zu kalibrieren, um mechanische Abweichungen und Positionierungsvariationen auszugleichen. Darüber hinaus ermöglichen Varianten mit der IMC-Technologie (Integrated Magnetic Concentrator) die Erkennung lateraler Magnetfelder, was die Konfigurationsoptionen für die Magnetplatzierung und das mechanische Design erweitert.

Automobile Anwendungsszenarien
Eine primäre Anwendung für den Sensor ist die Positionserfassung von Sitzschienen. Neue Sicherheitsstandards im Automobilbereich erfordern die Erkennung von drei verschiedenen Sitzpositionen, um die Airbagauslösung basierend auf der Nähe des Fahrers zum Lenkrad zu optimieren. Anstatt zusätzliche Mikroschalter zu verwenden, bildet der MLX92344 diese Positionen mit einem einzigen Gerät über eine Zwei-Draht-Schnittstelle ab, was das Volumen des Kabelbaums in Sitzsystemen reduziert. Ähnliche Überwachungsmechanismen werden zur Verfolgung des physischen Auszugs der Lenksäule eingesetzt.

Die Komponente funktioniert auch in elektronischen Verriegelungsmechanismen für Türen, Motorhauben und Kofferräume. Durch die Erkennung von vier verschiedenen mechanischen Zuständen – vollständig geöffnet, halb verriegelt, vollständig verriegelt und überdrückt – erleichtert sie Soft-Close-Mechanismen. Darüber hinaus überwacht die Komponente die Ladeanschlüsse von Elektrofahrzeugen und identifiziert die physische Position der Anschlusstür oder des Steckmechanismus, um das Zuschalten des Hochvoltsystems und den physischen Zugang zu steuern.

Komponentenintegration
Minko Daskalov, Product Line Director bei Melexis, stellte fest, dass die programmierbare Architektur es Automobilingenieuren ermöglicht, mehrere Mikroschalter zu ersetzen und gleichzeitig die strukturellen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Er wies darauf hin, dass die Verknüpfung konfigurierbarer Stromausgänge mit magnetischen Schaltschwellen das Design kompakterer Karosserieelektroniksysteme erleichtert.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt detailliert technische Spezifikationen und Benchmarks, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten sind.
Im automobilen Sensorsektor werden 2-Draht-Hall-Effekt-Schalter eingesetzt, um das Gewicht des Kabelbaums und die Diagnosekomplexität im Vergleich zu 3-Draht-Alternativen zu reduzieren. Standardmäßige unipolare oder rastende 2-Draht-Hall-Schalter bieten im Allgemeinen binäre Ein/Aus-Zustände basierend auf einem einzigen magnetischen Schwellenwert. Die Erkennung von drei oder vier Positionen erforderte bisher die Anordnung mehrerer diskreter Sensoren oder den Einsatz eines linearen Hall-Sensors gepaart mit einem Mikrocontroller zur kontinuierlichen Positionsberechnung.

Die 2-Bit-Multi-Threshold-Fähigkeit integriert das Positionsmapping eines Multi-Schalter-Arrays in ein einziges Logikbauteil. Während Halbleiterhersteller wie Allegro MicroSystems und Infineon Technologies programmierbare 2-Draht-Hall-Schalter mit fortschrittlicher Sicherheitsdiagnose herstellen, bietet die Integration von dualen programmierbaren Betriebs- und Ausschaltschwellen, die speziell an vier verschiedene Strompegel in einer einzigen eigenständigen Komponente gebunden sind, eine Alternative für spezifische Miniaturisierungsanforderungen in elektronischen Schlössern und Sitzschienen-Positionierungsbaugruppen.

Redaktionell bearbeitet von einem Industriefachjournalisten, Lekshman Ramdas, mit KI-Unterstützung.

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