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MAGGIO 2020 AUTOMAZIONE OGGI 422 107 La tecnologia di rilevamento della corrente I metodi convenzionali per la misura della corrente sono relati- vamente ingombranti e spesso comportano l’uso di un trasfor- matore di corrente. Anche il rilevamento tradizionale basato su componenti a effetto Hall di vecchia generazione non è semplice, poiché questi sensori possono misurare solo la corrente che scorre perpendicolarmente alla superficie del dispositivo. Ciò richiede un nucleo ferromagnetico dotato di traferro per assicurare il guada- gno magnetico e per allineare il campo magnetico in modo tale che il sensore possa rilevarlo. Tuttavia, con questo approccio anche il nucleo limita le prestazioni: infatti la geometria e il materiale se- lezionato possono influire sulla saturazione e sull’isteresi, oltre che sulla risposta in frequenza e sulla deriva termica della soluzione. I sensori IMC-Hall di Melexis basati su semiconduttore sono in grado di misurare direttamente la corrente, grazie al concentratoremagne- tico integrato (IMC). L’IMC è realizzato in un materiale magnetico amorfo, caratterizzato da una permeabilità molto elevata e da un’i- steresi molto bassa. Esso converte localmente il campo magnetico esterno parallelo alla superficie del chip in un campo perpendico- lare, che può così essere rilevato dagli elementi Hall convenzionali. La combinazione dell’IMC con i sensori Hall assicura una maggiore sensibilità al campomagnetico rispetto agli approcci tradizionali. La tecnologia di rilevamento della posizione Molti sensori a effetto Hall tradizionali sono sensibili solo al flusso magnetico perpendicolare al circuito integrato. Questi dispositivi si possono utilizzare per applicazioni come il rilevamento della posizione del pedale dell’acceleratore, il rilevamento del selettore del cambio e altre applicazioni di prossimità in ambiente automo- tive, può però rendersi necessario lo sviluppo di strutture magne- tiche complesse per ottenere la misura desiderata. I sensori Triaxis di Melexis costituiscono una tecnologia magne- tica innovativa, che consente la misura di tre componenti del flusso magnetico in un unico circuito integrato grazie all’uso di un IMC. Utilizzando questi ultimi è possibile creare sensori bidi- mensionali o tridimensionali che rilevano il movimento rotativo (angolo), lineare (tocco) o di tipo joystick. La tecnologia di rilevamento magnetica Il sensore di correntemonoliticoMLX91208 di Melexis sfrutta la tec- nologia a effetto Hall Triaxis qualificata per l’automotive e, grazie all’IMC integrato, offre una sensibilità molto elevata. Alloggiato in un minuscolo package Soic8, MLX91208 è in grado di misurare le correnti da pochi Ampere fino a 1.000 A. Il dispositivo altamente programmabile e configurabile, inoltre, offre un tempo di risposta di appena 3 μs e una larghezza di banda che va dalla c.c. fino a 250 kHz. È possibile programmare la caratteristica di trasferimento lineare e selezionare un’uscita raziometrica analogica. Il dispositivo è indicato per molte applicazioni di misura della corrente in campo automotive e può formare il cuore di un fusibile intelligente. MLX90371 è un altro sensore monolitico che assicura il rilevamento assolutodella posizione basato sulla tecnologiaHall Triaxis. Entrambi questi dispositivi sono costituiti da un front-endmagnetico a effetto Hall Triaxis, da un condizionatore di segnale analogo/digitale, da un DSP per l’elaborazione avanzata dei segnali e da un driver per lo stadio di uscita. La tecnologia tridimensionale Triaxis permette il rilevamento contactless della posizione rota- tiva o lineare assoluta di qualsiasi magnete mobile, offrendo il va- lore della misura attraverso la propria uscita analogica o PWM. Una se- conda versione (MLX90372) offre un’uscita Sent (SAE J2716) o PWM in alternativa. MLX90371 supporta il livello di sicu- rezza funzionale Asil-B, mentre il mo- dello MLX90372 il livello Asil-C. Entrambi i dispositivi sono disponibili in un package Dual Mold (DMP) che ne permette l’integrazione nel sistema senza richiedere l’utilizzo di un PCB, ottimizzando al massimo i pesi e gli ingombri del sistema stesso. Infine, una delle sfide più critiche nelle applicazioni dei veicoli attuali è la capacità di rilevare con precisione le posizioni dei magneti in presenza di elevate intensità dei campi magnetici di dispersione presenti nella vettura legati all’alto livello di elettrifi- cazione presente, in particolare nei veicoli EV ed HEV. Misurando il gradiente di un campo magnetico, i dispositivi MLX90371 e MLX90372 sono intrinsecamente insensibili a questi campi di dispersione fino a 4 kA/m (o 5 mT), soddisfacendo i requisiti di gran parte delle applicazioni automotive. Inoltre, un ulteriore vantaggio è costituito dal fatto che questa caratteristica permette di utilizzare magneti più piccoli ed economici, il che consente di ottimizzare le performance dei vari sistemi in termini di spazio, peso e ovviamente anche di costo. MLX90372 include anche un pin aggiuntivo, che consente di in- tegrare il valore di sensori esterni (come quelli di temperatura o di pressione) nelle informazioni trasferite dal bus Sent, riducendo ulteriormente la complessità del sistema. Porte aperte sul futuro In un veicolo moderno è essenziale disporre di una soluzione di rilevamento efficace, precisa e affidabile della corrente e della po- sizione dei vari sensori e attuatori utilizzati per il funzionamento del veicolo stesso. Il rilevamento magnetico sta diventando sem- pre più una soluzione ottimale per la sua capacità di fornire una misura contactless : i recenti progressi come il dispositivo IMC e la tecnologia Triaxis, entrambi brevettati da Melexis, permetteranno agli ingegneri di affrontare più efficacemente le numerose sfide di progetto nelle applicazioni automotive. • Melexis - www.melexis.com Utilizzando i sensori Triaxis di Melexis è possibile rilevare il movimento rotativo (angolo), lineare (tocco) o di tipo joystick