Datasheet

preliminary preliminary
iC-MZ
HALL-DIFFERENZSENSOR
Ausgabe A1, Seite 9/11
APPLIKATIONSBEISPIELE
Zahnradabtastung
Die Erfassung von Position und Rotation eine Zahn-
rades mit dem iC-MZ setzt voraus, dass das Zahnrad
aus einem weichmagnetischen Grundmaterial besteht
und hierdurch ein von aussen angelegtes Magnetfeld
durch die Zahngeometrie moduliert werden kann. Die
Stärke der Modulation ist unmittelbar am Zahnkranz
am größten, so dass der iC-MZ mit möglichst gerin-
gem Arbeitsabstand zum Zahnrad angeordnet werden
sollte.
Das erforderliche externe Stützfeld wird durch einen
Back-Bias-Magneten erzeugt, der sich hinter dem iC-
MZ befindet. Der Magnet sollte mittig zum Gehäuse
angeordnet sein, um beide Hallsensoren mit gleich
großen Magnetfeldstärken zu beaufschlagen und da-
mit einen Feldstärke-Offset zu vermeiden, der eine
größere Modulationsfeldstärkedifferenz für die Um-
schaltung erforderlich machen würde. Die Homogeni-
tät des Feldes kann ggfls. noch durch ein Polstück zwi-
schen Magnet und iC-MZ verbessert werden.
Die Stärke der Magnetfeldmodulation hängt neben
dem Arbeitsabstand und der Intensität des Stützfeldes
auch vom Modul bzw. der Kopfhöhe des Zahnrads ab.
Der Abstand der Zähne am Umfang des Rades legt die
Periode fest, mit der die magnetische Feldstärke mo-
duliert wird. Optimale Modulationstiefe wird erreicht,
wenn die Zahnradgeometrie so gewählt wird, dass die
zwei Hallsensoren auf dem Chip einem Zahn bzw. ei-
ner Lücke gegenüberstehen und die Sensoren gegen-
phasige Signale liefern. Bei dem gegebenen Senso-
rabstand des iC-MZ von 2mm ist damit ein Zahnab-
stand von ca. 4mm vorteilhaft, aber nicht zwingend er-
forderlich. Auch ohne Anpassung der Zahnradgeome-
trie an den Sensor stehen die von den beiden Hallsen-
soren gelieferten Signale in fester Phasenbeziehung
zueinander.
Das Bild
9 zeigt den typischen Verlauf der magneti-
schen Induktion B = µ
0
· H an den beiden Hallsenso-
ren in Abhängigkeit vom Drehwinkel φ des Zahnrads.
Aus dem Differenzsignal werden durch nachfolgende
Verstärkung die Analogsignale V
A
und V
NA
und durch
den nachgeschalteten Komparator mit Hysterese die
Digitalsignale V
D
und V
ND
gebildet.
P
ϕ
ϕ
S1 S2
B
1
B
1
B
2
B
T,hi
B-B
12
B
B
2
iC-MZ
bias magnet
bias
field
N
S
gear wheel
ϕ
V
P
P/2
V
NA
V
A
V
dc
3P/2
ϕ
PP/2 3P/2
V
D
B
T,l o
V
B
ϕ
PP/2 3P/2
V
ND
V
B
0
P/20
P
3P/2
Bild 9: Zahnradabtastung