Nowy czujnik ruchu do wykorzystania w motoryzacji

Niemieccy naukowcy opracowali czujnik, który natychmiastowo przetwarza ruch pedału gazu w samochodzie w sygnał elektryczny umożliwiając szybszą bardziej właściwą reakcję.

Opracowany przez naukowców z Instytutu Frauhofera Układów Scalonych (IIS) sensor 3D jest wbudowany w chip krzemowy i jest położony bezpośrednio za pedałem mierząc natężenie pola magnetycznego we wszystkich trzech kierunkach układu współrzędnych.

Obecna technologia jest o wiele bardziej skomplikowana. Kiedy pedał gazu zostanie wciśnięty, dysk z nim połączony przekręca się. Kilka sensorów pola magnetycznego umieszczonych przy dysku rejestruje jego prędkość. Dane te są podstawą do wyliczenia sygnałów elektronicznych potrzebnych do kontrolowania pracy silnika i hamulców. Proces ten zajmuje dużo czasu a koszt całego systemu jest wysoki. Nowy sensor pozwala na natychmiastową szybszą i bardziej precyzyjną konwersję danych.

Dr Hans-Peter Hohe główny inżynier IIS mówi: „To co jest rzeczywiście nowe to bardziej bezpośredni pomiar kąta. Już nie potrzeba tyle części mechanicznych do przetworzenia zmiany kąta w prędkość liniową a tą w dane o ruchu obrotowym, które to mierzone są za pomocą sensora. Wszystkie te części nie są już potrzebne, przez co nowy system jest bardziej dokładny, tańszy i lżejszy”.

Sensor bazuje na efekcie Halla. Kiedy przewodnik z prądem zostaje wprowadzony w pole magnetyczne, następuje rozdział ładunków i elektrony zostają przesunięte do jednej ze ścianek przewodnika, powstaje wtedy poprzeczne napięcie elektryczne, które może zostać zmierzone.

Hohe mówi że znaczącą zaletą jest to że sensor używa taniej i konwencjonalnej technologii CMOS, tak więc może być tanio produkowany w dużych ilościach i nie wymaga specjalnych procesów. Jest także tańszy do wyprodukowania, ponieważ zawiera mniej części mechanicznych.

Czujnik jest także zdolny do monitorowania swojej pracy. Mała powłoka otaczająca włącza się okresowo i sensor mierzy dodatkowe pole magnetyczne. Jeżeli czujnik uległ usterce, dodatkowy sygnał nie dotrze do systemu kontroli pojazdu tak więc przekaże on kierowcy informacje o błędzie.

Na razie gotowy jest prototyp sensora, jednakże między IIS oraz BMW i jego dostawcami prowadzone są rozmowy o wdrożeniu technologii. Wyżej opisana technologia pomiarowa może zostać także użyta do innych aplikacji, jak mówi dr Hohe: „może być użyta wszędzie gdzie potrzeba dokładnie zmierzyć pole magnetyczne we wszystkich trzech wymiarach. Sensor jest wstanie zmierzyć całkowite pole magnetyczne z dokładnością do 0,1stopnia, tak więc może zostać użyty do każdego czułego ruchomego elementu maszyn”. Dalsze testy są planowane dla pedału gazu, hamulca i sprzęgła.