High speed rotary position sensor from ams ideal for use in safety-critical automotive applications Neuester Positionssensor von ams ist ideal geeignet für den Einsatz in sicherheitskritischen Fahrzeuganwendungen und für sehr hohe Drehzahlen
2015/06/09
New AS5147P position sensor IC offers magnetic stray field immunity and supports ISO26262 compliance programmes
German versionUnterpremstaetten, Austria (9 June, 2015), ams AG (SIX: AMS), a leading provider of high performance sensors and analog ICs, today released the AS5147P, an ultra-high speed magnetic rotary position sensor which offers reliable performance in automotive applications compatible with the requirements of the ISO26262 functional safety standard.
Providing accurate absolute and incremental measurement outputs at speeds up to 28,000 revolutions per minute (rpm), the AS5147P is ideal for safety-critical applications such as electric power steering (EPS), brake and accelerator pedals, pumps, double-clutch transmissions, starter motors, alternators and windscreen wiper motors.
Its appeal to automotive system designers rests on a combination of high measurement accuracy at high rotation speeds, high reliability, low system cost and support for standards compliance.
The AS5147P draws on patented DAEC™ (Dynamic Angle Error Correction) technology to deliver accurate position measurements even at extremely high rotation speeds. The DAEC compensation scheme reduces the propagation delay inherent in the sensor’s signal chain to almost zero. As a result, the AS5147P’s angle error is a negligible 0.02° at 1.7krpm, 0.17° at 14.5krpm and 0.34° at 28krpm. The DAEC function also enables the device to refresh its measurement output every 1.9µs.
High reliability and low system cost in automotive applications are assured by the AS5147P’s intrinsic immunity to stray magnetic fields. Strong stray magnetic fields are present in vehicles, particularly those with a partially or wholly electric drivetrain, which contain powerful electric motors and high current-carrying conductors. These stray magnetic fields are much stronger than that of the small target magnet with which a magnetic position sensor is paired.
The unique differential sensing principle of the magnetic position sensors from ams makes them immune by design to stray magnetism. This means that automotive system designers can avoid the need to incorporate bulky and expensive magnetic shielding into their products, reducing their size, weight and cost when compared to designs based on competing magnetic position sensor ICs. The high sensitivity of the AS5147P also enables the use of a small (6mm diameter), low-cost target magnet.
In addition, the AS5147P supports automotive OEMs’ ISO26262 compliance programmes in various ways:
- the AS5147P was developed in accordance with the ISO26262 flow, following the SEooC (Safety Element out of Context) and AoU (Assumption of Use) guidelines specified in the standard, thus helping manufacturers to achieve the requirements of any ASIL grade
- ams provides a safety manual and failure mode effects diagnostic analysis (FMEDA) document for the AS5147P, guiding customers on the way to achieve their target ASIL grade in various applications evidence – safety case, certifications and the AECQ-100 qualificaion (PPAP) – is ready to provide the documentation of the AS5147P’s development process
- the complete SEooC process according to the ISO26262 and the documentation supporting it are certified by an independent third party
- the AS5147P provides internal diagnostic functions supporting ISO26262 processes, including magnetic field strength threshold detection, and detection of loss of magnet
The AS5147P provides both absolute and incremental angle measurements of a continuously rota-ting shaft, with a zero-position setting. A standard four-wire serial peripheral interface allows a host microcontroller to read 14-bit absolute angle position data and to program non-volatile settings without a dedicated programmer.
Incremental movements are indicated by a set of ABI signals with a maximum resolution of 4,096 steps/1,024 pulses per revolution. The resolution of the ABI signal is programmable to 4,096 steps/1,024 pulses per revolution, 2,048 steps/512 pulses per revolution or 1,024 steps/256 pulses per revolution. Brushless DC (BLDC) motors may be controlled through a standard UVW commutation interface with a programmable number of pole pairs from 1 to 7. The absolute angle position is also provided as a PWM-encoded output signal.
‘Offering a combination of high accuracy, compact size and low system cost, magnetic position sensors are widely regarded as the best solution for rotary position sensing in vehicles. Now with the AS5147P, ams has made a magnetic position sensor which fits seamlessly into OEMs’ ISO26262 compliance programmes, and which also eliminates any concerns over the effect of stray magnetic fields’, said Heinz Oyrer, senior marketing manager at ams.
The AS5147P is available now in production volumes in a TSSOP-14 package. Unit pricing is $5.31 in 1,000-unit quantities.
A demonstration board for the AS5147P is available from the ams ICdirect online shop. For sample requests and for more technical information, please go to AS5147P.
Unterpremstätten, Österreich (9. Juni 2015) - Die ams AG (SIX: AMS), ein führender Anbieter von hochwertigen Sensor- und analogen IC-Lösungen, hat heute den für extrem hohe Drehzahlen spezifizierten, magnetischen Positionssensor AS5147P vorgestellt, der auch bei sehr hohen Drehzahlen eine extrem genaue Winkelmessung garantiert und die Anforderungen an die funktionale Sicherheit gemäß ISO 26262 erfüllt.
Durch die außergewöhnliche Messgenauigkeit bei schnell drehenden Achsen von bis zu 28.000 Umdrehungen pro Minute (U/min) eignet sich der AS5147P ideal für den Einsatz in Motor- und Winkelmesssystemen, die sicherheitsrelevante Anforderungen gemäß ISO 26262 erfüllen müssen. Dazu zählen unter anderem die elektrische Servolenkung (EPS), Pumpen, Aktuatoren für Kupplungen, Startermotoren, Drehstromgeneratoren und Scheibenwischermotoren.
Die Attraktivität des neuen magnetischen Positionssensor AS5147P für Entwickler von Motorsteuerungen im Fahrzeugbereich beruht auf der Kombination aus hoher Messgenauigkeit bei schnell rotierenden Achsen, hoher Zuverlässigkeit, geringen Systemkosten und die Erfüllung der gängigen Normen und Standards.
Wie andere ICs dieser 47er Positionssensorfamilie verfügt auch der neue AS5147P über die patentierte DAEC™-Technik (Dynamic Angle Error Compensation) von ams, durch diese auch bei sehr hohen Drehzahlen eine außergewöhnliche Messgenauigkeit garantiert ist. Die DAECTM Technik kompensiert den dynamischen Winkelfehler, der aus internen Signalverzögerungen im Sensor entsteht, praktisch auf null. So beträgt der Winkelfehler des AS5147P bei 1700 U/min vernachlässigbare 0,02°, bei 14.500 U/min 0,17° und nur 0,34° bei 28.000 U/min. Die hohe Genauigkeit ist auf den DAEC™ Algorithmus zurückzuführen, der eine interne Winkelfehlerkompensation durchführt. Hohe Zuverlässigkeit, geringere Systemkosten und Immunität gegen magnetische Streufelder machen den neuen Positionssensor von ams ideal für den Einsatz im Fahrzeugbereich. Störende Magnetfelder können vor allem in Fahrzeugen auftreten, die leistungsstarke E-Motoren im Einsatz haben.
Die einzigartige differentielle Messmethode der magnetischen Positionssensoren ICs von ams machen diese praktisch resistent gegenüber magnetischen Störfeldern, wodurch man sie ohne zusätzliche Schirmung einbauen kann. Was wiederum geringere Systemkosten im Vergleich zu anderen Anbietern von Positionssensoren ICs mit sich bringt. Dank der hohen Empfindlichkeit des AS5147P kann ein kleiner und kostengünstiger Target-Magnet von 6mm Durchmesser verwendet werden.
Zusätzlich unterstützt der AS5147P die ISO 26262 Anforderungen der OEMs wie folgt:
- der AS5147P wurde gemäß des ISO 26262 Standards und der dort spezifizierten SEooC- (Safety Element out of Context) und AoU-Richtlinien (Assumption of Use) entwickelt, was dem OEM ermöglicht, die Anforderungen der jeweiligen ASIL-Stufe zu erreichen
- ams bietet ein Sicherheitshandbuch und Unterlagen zur Failure Mode Effects Diagnostic Analysis (FMEDA) für den AS5147P, die den Kunden bei der Erreichung der angestrebten ASIL-Stufe in den verschiedenen Anwendungen unterstützen
- Nachweise – Sicherheitsnachweis, Zertifizierungen und die Qualifikation nach AEC-Q100 (PPAP) – sind vorhanden; dadurch ist es möglich, das Entwicklungsverfahren des AS5147P zu belegen
- das vollständige SEooC-Verfahren nach ISO 26262 und begleitender Dokumentation sind von einer dritten unabhängigen Stelle zertifiziert
- der AS5147P bietet interne Diagnosefunktionen gemäß des ISO 26262 Standards, wozu eine Schwellenwertdetektion der magnetischen Feldstärke und die Erkennung eines Magnetverlusts gehören
Mit dem AS5147P ist sowohl eine absolute als auch inkrementelle Winkelmessung möglich. Über eine Vierdraht-SPI-Standardschnittstelle kann ein Host-Mikrocontroller einen 14-Bit-Absolutwert für die Winkelposition auslesen und nichtflüchtige Einstellungen ohne einen gesonderten Programmer programmieren.
Das ABI-Interface liefert die inkrementelle Position mit einer maximalen Auflösung von 4096 Schritten (1024 Impulse) pro Umdrehung. Die Auflösung des ABI-Signals kann auf 4096 Schritte (1024 Impulse), 2048 Schritte (512 Impulse) oder 1024 Schritte (256 Impulse) pro Umdrehung programmiert werden. Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) könnten über eine standard UVW-Kommutierungsschnittstelle mit einer programmierbaren Polpaarzahl von 1 bis 7 angesteuert werden. Die absolute Winkellage wird auch als PWM-kodiertes Ausgangssignal bereitgestellt.
„Weil sie eine außergewöhnlich hohe Messgenauigkeit, Stabilität und geringe Systemkosten garantieren, werden magnetische Positionssensoren weithin als die beste Lösung für die Drehwinkelbestimmung in Fahrzeugen erachtet. Mit dem AS5147P hat ams einen neuen magnetischen Positionssensor entwickelt, der perfekt zu den Bestrebungen der OEMs passt, die ISO 26262 in ihren Ausprägungen erfüllt, und der darüber hinaus jegliche Sorgen über die Auswirkungen von magnetischen Streufeldern vergessen macht“, sagte Heinz Oyrer, Senior Marketing Manager bei ams.
Der AS5147P ist in einem TSSOP-14 Gehäuse ab sofort in Produktionsmengen erhältlich. Bei Abnahme von 1000 Stück beträgt der Stückpreis 5,31 USD.
Ein Demonstrationsboard für den AS5147P kann über den ams-Onlineshop ICdirect bestellt werden. Musteranforderungen und weitere technische Informationen finden Sie auf AS5147P.