【導讀】感測汽車(chē)控制功能（例如檔位選擇器和轉向信號指示器）的位置和移動(dòng)是現代汽車(chē)設計中的一項重要要求。然而，感測 3 軸運動(dòng)并不簡(jiǎn)單，傳統的傳感器技術(shù)給工程師帶來(lái)了挑戰。這些范圍從物理設備尺寸和可靠性到功耗和成本。近推出的 3D 磁感應技術(shù)正在幫助工程師應對這些挑戰。
感測汽車(chē)控制功能（例如檔位選擇器和轉向信號指示器）的位置和移動(dòng)是現代汽車(chē)設計中的一項重要要求。然而，感測 3 軸運動(dòng)并不簡(jiǎn)單，傳統的傳感器技術(shù)給工程師帶來(lái)了挑戰。這些范圍從物理設備尺寸和可靠性到功耗和成本。近推出的 3D 磁感應技術(shù)正在幫助工程師應對這些挑戰。
機電開(kāi)關(guān)是許多應用（包括車(chē)輛）中常見(jiàn)的故障源。隨著(zhù)時(shí)間的推移，觸點(diǎn)可能會(huì )腐蝕或燒壞，從而導致故障和給車(chē)主帶來(lái)不便，并可能損害汽車(chē)制造商的聲譽(yù)。因此，制造商更喜歡固態(tài)技術(shù)，例如基于磁信號霍爾效應檢測的開(kāi)關(guān)，以盡可能提高可靠性并節省空間和成本。
我們在開(kāi)車(chē)時(shí)常做的兩件事是發(fā)出轉彎信號和換檔。過(guò)去，汽車(chē)依靠大電流線(xiàn)束在車(chē)輛周?chē)鷤鬏斝盘柡碗娏?。如今，使用轉向指示燈或移動(dòng)變速桿向中央處理器發(fā)送高阻抗信號的可能性與物理切換某物的可能性一樣大。
隨著(zhù)車(chē)輛控制變得更加復雜和多功能，趨勢是它們在多個(gè)平面上移動(dòng)。許多配備自動(dòng)變速箱的現代汽車(chē)現在通過(guò)將變速桿移至不同的平面來(lái)提供順序控制，從而使感測位置的任務(wù)更加復雜。
3D磁感應方法
有多種方法可以根據霍爾效應實(shí)現 3D 位置感測。如果要感測的運動(dòng)有多個(gè)固定位置（在變速桿或轉向信號燈的情況下），一種方法是為每個(gè)可能的位置添加單獨的霍爾傳感器，從而產(chǎn)生多達七個(gè)傳感器元件，讓控制器知道通過(guò)知道哪個(gè)傳感器是“現場(chǎng)”的位置。
另一種方法也是基于霍爾但使用通量集中器，通過(guò)將兩對正交傳感元件集成到 CMOS IC 上來(lái)減少所需的傳感器元件數量。增強磁場(chǎng)并提高靈敏度和信噪比的鐵磁薄膜也沉積在 IC 表面上。
通過(guò)使用多種減法和加法算法，可以準確感測與 IC 水平運行的磁場(chǎng)分量（BX 和 BY 分量）以及垂直磁場(chǎng)分量 (BZ)。這些模擬電壓然后通過(guò)模數轉換器 (ADC) 轉換為數字值。然后通過(guò)數字信號處理確定終的位置。
雖然從技術(shù)角度來(lái)看，這些解決方案中的每一個(gè)都是可行的，但它們在大規模生產(chǎn)中并不理想——尤其是在汽車(chē)應用中。使用多個(gè)傳感器需要大量空間，并且隨著(zhù)更多組件的添加，可靠性將不可避免地受到影響。第二種方法有一些優(yōu)點(diǎn)，但算法和后處理所涉及的復雜性——更不用說(shuō)需要校準單個(gè)傳感器——意味著(zhù)它不是一個(gè)理想的解決方案。
第三種替代方案利用基于霍爾的傳感器，該傳感器能夠同時(shí)確定磁源的 x、y 和 z 坐標，以構建傳感器周?chē)艌?chǎng)的 3D 圖像（圖 1 ）。
圖 1 與多傳感器解決方案相比，3D 解決方案可節省空間、成本和時(shí)間。
TLE493D -A1B6 3D 傳感器將垂直和水平霍爾板集成到單個(gè) IC 中，從而在操作中檢測平面和垂直面。當磁鐵移動(dòng)時(shí)，傳感器會(huì )立即識別出至少一個(gè)磁場(chǎng)分量的變化。
傳感器架構由圖 2所示的三個(gè)主要構建塊組成。
圖 2 TLE493D-A1B6 3D 磁傳感器框圖
傳感器單元包含霍爾板并測量所有三個(gè)方向的磁場(chǎng)。將垂直霍爾板用于平面組件可使傳感器實(shí)現高磁調和精度 (±1%)，從而實(shí)現的角度測量。
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