Funktionale Sicherheit

Wie Hall-Sensoren mit Diagnosefunktion für mehr Sicherheit sorgen

Seite: 3/3

Firmen zum Thema

Wenn ein Fehlerfall eintritt

Stimmen Vorzeichen und Betrag mit dem Sollwert überein, wird der Ausgang für wenige Millisekunden auf High gelegt. Der Selbsttest ist abgeschlossen und der Sensor startet im normalen Betriebsmodus und zwar selbst dann, wenn ein Fehler erkannt wurde. Der angeschlossene Mikrocontroller verfolgt Timing und Pegel des Ausgang-Pins während des Selbsttests und bewertet, ob der Selbsttest erfolgreich war oder ob ein Fehler vorliegt. Bei einem Fehler geht der Ausgang auf jeden Fall in einen hochohmigen Tri-State-Zustand über.

Bildergalerie

Das Steuergerät erkennt den Zustand und sorgt dafür, dass dieser für das Fahrzeug keine Gefahr darstellt. Zudem lässt sich prüfen, ob alle Drahverbindungen zum Sensor vorhanden sind. Bei Drahtbruch würde der Selbsttest nicht starten. Beim 2-Draht-Sensor startet der interne Selbsttest immer automatisch, es sei denn, die Option wurde vom Hersteller während der Produktion deaktiviert. Der Fail-Safe-Zustand wird im Fehlerfall durch einen Errorstrom signalisiert. Während im fehlerfreien Betrieb die Ströme zwischen 12 bis 17 mA (High) und 2,5 bis 7 mA (Low) liegen, zeigt ein Strom >2 mA einen Fehler an.

Die HAL15xy-Familie bietet neben dem Power-ON-Selbsttest sowohl bei der 3-Draht- als auch bei der 2-Drahtversion bei Betrieb eine Diagnoseprozedur. Dabei werden Über- oder Unterspannung, Drahtbruch, fehlerhafte Stromlevels oder Hallspannungen sowie vom Sollwert abweichende Referenzspannungen detektiert. Im Fehlerfall schaltet der Ausgangspin analog zum Selbsttest in einen hochohmigen (High-Z) Fail-Safe-Zustand, beim 2-Draht-Sensor ist der Fail-Safe-Zustand ein Fehlerstrom <2 mA.

Das Konzept des redundanten Aufbaus der Sensoren

Ein weiteres Feature ist das Konzept des redundanten Aufbaus des Hallsensors. Die Sensoren eignen sich auch für das zuvor erwähnte Prinzip der Dekomposition. Sicherheitsanforderungen an eine zuverlässige Messwerterfassung können durch zwei einzelne, unabhängige Sensoren der gleichen Bauart realisiert werden. Da zwei Sensoren nicht an der gleichen Stelle sind, liefern sie unterschiedliche Messergebnisse.

Die Steuereinheit vergleicht beide Ergebnisse auch auf Plausibilität. Eine redundante Ausführung erfüllt die Bedingung der Unabhängigkeit der Messungen. Die redundanten Sensoren enthalten zwei Chips, die übereinander angeordnet sind. Beide Sensor-Chips arbeiten unabhängig, da sie zwar mechanisch durch eine Zwischenschicht verbunden, aber elektrisch gegeneinander isoliert sind.

Entscheidender Unterschied der beiden linearen Sensoren HAR24xy und HAR37xy ist die gegenseitige Positionierung der beiden Dies. Der Versatz der beiden verwendeten Dies beim HAR24xy ermöglicht im Vergleich zum HAR37xy eine niedrigere Bauhöhe, da die Bonddrähte beim HAR24xy nach links und rechts weggeführt werden. Beim HAR37xy liegen die beiden Dies und damit die zwei Messzellen des Chips exakt übereinander, wodurch das Magnetfeld an der selben lateralen Position ermittelt wird.

* Tatjana Kübler und Dr. Thomas Wolf arbeiten bei der Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH.

(ID:44709449)