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58 • novembre • 2015
hardware
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FUNCTIONAL SAFETY
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nell’ambito di una decomposizione
appropriata, la famiglia HAL15xy è
anche idonea per l’uso in applicazioni
con classificazioni ASIL di livello su-
periore.
Per attivare la protezione antischiac-
ciamento di un alzacristalli elettrico
il più rapidamente possibile in caso
di rilevamento di un’eccessiva resis-
tenza meccanica, è necessario che
il sensore garantisca una commu-
tazione quanto più precisa possibile.
Le soglie di commutazione “BON” e “BOFF” e i
parametri che le influenzano sono correlati con
la sicurezza e fanno parte dei “requisiti tecnici
di sicurezza” (“Technical Safety Requirements” -
TSR). La precisione delle soglie di commutazione
è influenzata, ad esempio, da tensioni e correnti
operative, così come da proprietà ed attributi del-
la catena di trattamento del segnale interna al
sensore, quali la frequenza del ciclo di processo
del segnale. Tutte queste variabili correlate sono
a loro volta definite come “TSR”.
L’obiettivo della funzione di monitoraggio inte-
grata nel sensore è il cambiamento istantaneo
dell’uscita allo stato “fail safe” non appena i lim-
iti di tolleranza TSR vengono superati. A tal fine,
diverse funzioni devono essere monitorate lungo
la catena di trattamento del segnale dell’HAL
15xy. Tale catena comprende l’elemento Hall, se-
guito da un amplificatore di segnale che agisce
nel contempo da filtro, e un comparatore seguito
dallo stadio di uscita (opzionalmente con uscita
di tipo open-drain per le versioni a 3 fili o con in-
terfaccia di corrente per quelle a 2 fili). Le carat-
teristiche essenziali della precisione di elabora-
zione del segnale sono i livelli di riferimento tra
cui si trovano la tensione e la corrente derivati
dal “band gap”.
Il passaggio al di sopra o al di sotto della ten-
sione di “band-gap” da una banda di tolleranza
predefinita causata da un difetto nel sensore
comporterebbe un cambiamento dell’uscita nello
stato “fail safe”. Nel caso di un sensore a tre-fili
ciò significa un’uscita ad alta impedenza, mentre
per il sensore a due-fili significa una modalità a
basso consumo di corrente. Lo stato “fail safe” è
mantenuto per tutto il tempo in cui il guasto per-
siste, così da evitare la trasmissione di segnali
non affidabili alla centralina di controllo.
L’elemento principale di ogni sensore è l’elemen-
to Hall, per la cui tensione si testa la plausibil-
ità all’ingresso dell’amplificatore. Per rendere
la catena di trattamento del segnale immune
da errori, sono monitorate la frequenza interna
dell’oscillatore, le tensioni e le correnti operative.
Per migliorare la precisione nella misura del-
la velocità del motore in un alzacristallo, o per
ridurre l’imprecisione sulla posizione, la famiglia
HAL 15xy è stata ottimizzata dal punto di vista
del jitter di uscita. Il jitter di uscita è determi-
nato dalla velocità di acquisizione e dal rumore
termico del sensore e della relativa elettronica di
trattamento del segnale. Rispetto ai predecessori
sensori della famiglia HAL 5xy, i dispositivi della
famiglia HAL 15xy possono operare in presenza
di campi magnetici statici e dinamici fino a 12
kHz (ma con una semplice variazione di pro-
grammazione è possibile un funzionamento nella
gamma 3 kHz - 93 kHz) con un minimo rumore
termico, tipicamente limitato a 72 microtesla
(RMS). Aumentando la velocità di acquisizione a
500 kHz, anche il jitter risultante dal processo di
acquisizione è stato ridotto a un massimo di 0,72
microsecondi (RMS), che comporta un’evidente
distinzione rispetto ai prodotti concorrenti per i
quali il jitter è almeno pari a 1 microsecondo.
Il monitoraggio dell’intera catena di elaborazione
del segnale si conclude con la rilevazione di even-
tuali corto circuiti a livello dello stadio di uscita,
normalmente correlati a un aumento della tem-
peratura nel sensore. Con l’ausilio del controllo
della temperatura, il sensore entra in modalità
“fail safe” se si raggiunge una temperatura criti-
ca oltre la quale non è possibile garantire un fun-
zionamento corretto.
Fig. 3 – Interfacciamento del sensore al microcontrollore