Weg- und Winkelsensoren Wie Automotive-Applikationen von Hall-Sensoren profitieren können

Autor / Redakteur: Michael Sammüller, Ellen-Christine Reiff* / Jan Vollmuth

Weg- oder Winkelsensoren nach dem Hall-Prinzip empfehlen sich für Automotive-Anwendungen: Sie sind alterungsunempfindlich, robust und vielseitig montierbar.

Firmen zum Thema

Motorrad-Drosselklappenregelung mittels Hall-Sensor: Der redundant ausgeführte Winkelsensor RSC3200 von Novotechnik deckt bei der Drosselklappenregelung eines 6-Zylinder-Motorrads einen Winkelbereich von 106° ab.
Motorrad-Drosselklappenregelung mittels Hall-Sensor: Der redundant ausgeführte Winkelsensor RSC3200 von Novotechnik deckt bei der Drosselklappenregelung eines 6-Zylinder-Motorrads einen Winkelbereich von 106° ab.
(Bild: Bing Power Systems GmbH)

Moderne Sensorik leistet heute einen wesentlichen Beitrag zur Umsetzung technischer Innovationen. Vor allem in der Kraftfahrzeugtechnik sind dank ihrer Hilfe in den letzten Jahren beachtliche Fortschritte bei Kraftstoff-Ökonomie und der Reduzierung des Schadstoffausstoßes erzielt worden. Die Beherrschung des Spagats zwischen Verbrauchsminderung und gleichzeitiger Leistungssteigerung ist ohne den Einsatz ausgefeilter Elektronik- und Sensorlösungen kaum möglich; ohne sie wären heute weder Hybridantriebe noch Doppelkupplungsgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe oder die X-by-Wire-Systeme möglich. Oft trifft man in diesen Anwendungen auf kontaktlos arbeitende Weg- oder Winkelsensoren auf Basis des Hall-Effekts.

Interessant für den Automotive-Bereich

Sensoren nach dem Hall-Prinzip bieten eine Reihe typischer Eigenschaften, die sie für den Automotive-Bereich interessant machen: Sie arbeiten weitgehend alterungsunempfindlich und sind robust gegenüber Feldstärkeschwankungen der Positionsgebermagnete. Hohe Auflösungen bei guter Dynamik, große mechanische Toleranzen bei der Montage und schnelle Umsetzung kundenspezifischer Sonderlösungen sind weitere typische Merkmale dieser Technologie. Dabei ist die prinzipielle Funktionsweise der kontaktlosen und sehr vielseitigen Sensoren einfach zu verstehen:

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Wird ein Hall-Element von einem Strom durchflossen, liefert es eine Spannung quer zum Stromfluss, wenn ein Magnetfeld senkrecht zu beiden einwirkt. Da diese Spannung proportional zur magnetischen Feldstärke verläuft, ist durch Anbringen eines Positionsmagneten auf einer drehbaren Welle oder beweglichen Linearschiene eine berührungslose Winkel- bzw. Wegmessung realisierbar. Die Feldlinienrichtung ändert sich mit dem Abstand zwischen Positionsgeber und Sensor.

Durch Kombination mehrerer Sensorelemente und Integration der kompletten Signalverarbeitung in wenigen Bauelementen sind komplexe Sensor-Systeme auf kleinstem Bauraum möglich.

Da zurzeit die Nachfrage nach kontaktlosen Sensoren steigt, wundert es nicht, dass Weg- und Winkelsensoren, die nach dem Hall-Prinzip arbeiten, in vielen Anwendungen gefragt sind. So setzt sich z. B. E-Gas, im Pkw schon seit einigen Jahren eingeführt, nun auch im Zweiradmarkt immer mehr als Standardtechnik durch.

Für den Einsatz direkt an Motor und Getriebe

Der Sensorikspezialist Novotechnik aus Ostfildern trägt diesem Trend Rechnung, indem er sein Sensor-Programm für Automotive kontinuierlich ausbaut. Ein typisches Beispiel hierfür liefert der redundant ausgeführte Winkelsensor RSC3200, der einen elektrischen Messbereich von bis zu 360° abdeckt. Bei der Drosselklappenregelung eines 6-Zylinder-Motorrads ist eine Ausführung mit einem Winkelbereich von 106° im Einsatz. Die Messwerte werden über ein analoges Ausgangssignal ausgegeben, wobei die absolute Linearität des Sensors bei 2 % liegt.

Im kompakten Sensorgehäuse sind der Positionsgeber und der 6-polige MQS-Kompaktstecker untergebracht, trotzdem ergeben sich Außenabmessungen von lediglich 48 mm x 41 mm x 21 mm. Der MQS-Steckverbinder ist direkt am Gehäuse angespritzt, damit ist eine zuverlässige und weitverbreitete elektrische Schnittstelle vorhanden.

Die Elektronik des Sensors ist vollständig vergossen und somit unempfindlich gegenüber Vibrationen und Umwelteinflüssen, die hohen Anforderungen der Schutzklasse IP6K9K sind erfüllt. Für Anwendungen im Bereich Motoren und Getriebe, die nach hoher Genauigkeit verlangen, ist der Sensor bestens geeignet. Er wird zudem aufgrund seiner sehr guten EMV-Eigenschaften zur E1-Typgenehmigung angemeldet.

(ID:42363585)