Sensor de Nivel de Combustible Efecto Hall
Un sensor de nivel de combustible Efecto Hall (FLS) se utiliza en todos los automóviles para indicar el nivel de combustible. Se utilizan varios métodos para medir el nivel de combustible, como película resistiva, resistencias discretas, capacitiva y ultrasónica. Los sensores resistivos se usan más comúnmente para esta aplicación. Estos sensores están conectados mecánicamente a un flotador que se mueve hacia arriba o hacia abajo según el nivel de combustible del sensor. A medida que se mueve el flotador, la resistencia del sensor cambia. Este sensor es parte de un circuito de equilibrio de corriente del circuito de visualización del medidor de combustible que generalmente consiste en bobinas para el accionamiento de la aguja de visualización. A medida que cambia la resistencia del sensor de combustible, la posición de la aguja cambia proporcionalmente a la corriente que fluye en la bobina. Un típico FLS basado en resistencia se muestra en la Figura 1.
La desventaja del sensor resistivo basado en contacto es el desgaste del sensor debido al contacto deslizante dentro de los elementos del sensor. El desgaste lleva a una reducción en la vida del sensor.
Este documento describe métodos para usar sensores IC basados en Hall para detección sin contacto para aplicaciones FLS.
FLS basado en sensor Hall sin contacto
Los circuitos integrados de sensores Hall normalmente detectan el campo magnético que pasa a través del circuito integrado. Para una aplicación de detección de combustible, se debe instalar un imán diametral de modo que su movimiento giratorio sea proporcional al movimiento del flotador. Además, el sensor debe instalarse cerca del imán. Esto es más sencillo de adoptar para la adaptación en comparación con otras tecnologías de sensores sin contacto. El imán podría sellarse para protegerlo de la degradación dentro del combustible. Incluso si el combustible está contaminado, la operación de detección no se verá afectada.
Opciones de IC de sensor Hall para FLS
Allegro ofrece varias opciones para aplicaciones FLS para adaptarse a la precisión, linealidad, interfaz de salida y costo.
Sensor de efecto
Hall lineal Los IC del sensor de efecto Hall lineal tienen una señal de salida que es proporcional al campo magnético absoluto. El voltaje de salida IC cambia según el campo magnético.
Salida PWM: la salida PWM ofrece ventajas como una mejor inmunidad al ruido. Este tipo de sensores son adecuados para grupos basados en bobinas cruzadas.
Voltaje analógico: en clústeres digitales, a menudo se usa un microcontrolador para interactuar con la pantalla LCD y la salida del sensor. Se da un voltaje de entrada analógica desde el sensor a la entrada ADC del microcontrolador. Estos circuitos integrados funcionan desde un suministro de 3,3 V o 5 V y son radiométricos para el suministro.
La programación de dos puntos ofrece compensación por la variación del imán y del entrehierro. Allegro también ofrece programación multipunto para adaptarse a la geometría del tanque no uniforme.
Sensor Hall de
ángulo Los sensores de ángulo se basan en la medición del ángulo absoluto del campo magnético. Esto elimina el error debido a la variación del imán y el espacio de aire.
Salida PWM: los circuitos integrados de salida PWM ofrecen ventajas como una mejor inmunidad al ruido y una conexión directa a la batería del vehículo.
Voltaje analógico: IC proporciona voltaje de salida analógico proporcional al ángulo.
Tabla 1: Ofertas de sensores de Allegro MicroSystems para fines de detección de combustible
Sensor Salida Tecnología Programabilidad Exactitud Costo
A1356 PWM Salón lineal Sensibilidad + Compensación QVO Mejor Bajo
A1377 Voltaje análogo Salón lineal Sensibilidad + Compensación QVO Mejor Medio
A1330 Analógico + PWM Sala Angular (CVH) Ganancia + Carrera corta + Compensación cero + Abrazadera + Promedio + Rotación Mejor Bajo
A1338 PWM Sala Angular (CVH) Compensación Cero + Promedio + Rotación Mejor Alto
Construcción del tanque de combustible
La construcción del tanque de combustible varía de un modelo automotor a otro. Algunos tanques con geometría regular dan como resultado un volumen lineal para ángulo de flotación. Para tales tanques, solo bastaría la programación de dos puntos. Un ejemplo de un tanque de combustible uniforme y sus características se muestran en la Figura 2.
Sin embargo, la mayoría de los tanques de combustible no son uniformes en términos de volumen al ángulo de flotación. Un tanque no uniforme típico y sus características se muestran en la Figura 3. Para este tipo de tanques,
se requiere programación multipunto en el CI para la linealización de la señal de salida.
Sensor Hall lineal PWM para FLS analógico con grupo de bobina
Esta es la FSU más utilizada para aplicaciones de bajo costo. La disposición de la bobina cruzada se muestra en la Figura 4. Un lado de la bobina está conectado directamente a través de la batería y el otro lado está conectado a la batería con una conexión de sensor en serie. La bobina se restablece a su posición normal cuando las corrientes en ambas bobinas son iguales. La aguja se desvía de la posición normal cuando la corriente del sensor varía. Este arreglo ofrece cancelación por variación de voltaje de la batería. La corriente del sensor al ángulo de la aguja no es lineal debido a los efectos térmicos.
El IC A1356 ofrece una solución de salida radiométrica a nivel de sistema (salida que se ajusta de acuerdo con el voltaje de alimentación) con componentes mínimos. El A1356 funciona con protección interna de batería inversa. Este IC ofrece programación de campo magnético de dos puntos para ajustar el desplazamiento y la sensibilidad. Esto permite de 4 a 18 V para compensar el imán, la bobina y las tolerancias de espacio de aire de fabricación.
En la figura 5 se muestra un circuito de aplicación para una FSU basada en A1356.
El filtro RC de R2 y C2 convierte la salida PWM del A1356 a un voltaje analógico proporcional. MOSFET Q1 convierte este voltaje en una salida de corriente adecuada para accionar la bobina.
La selección de imanes no es muy crítica para esta aplicación. Los imanes de NdFeB o ferrita son adecuados para esta aplicación. Para una mejor repetibilidad, se deben usar imanes con tolerancias más estrictas.
El imán utilizado para esta aplicación es un tipo de imán diametral (redondo) que se muestra en la Figura 7 y se ajusta en el pivote del flotador y el sensor se coloca en la superficie del imán con 2 mm de espacio de aire, como se muestra en la Figura 6 La orientación del imán y el posicionamiento lineal del sensor Hall se muestran en la Figura 8.
La corriente lineal de la bobina con respecto al ángulo de flotación. La corriente de la bobina cambia con el voltaje de suministro y es inherentemente no lineal debido a los efectos térmicos de autocalentamiento.
Sensor de efecto Hall analógico lineal para FLS digital con clúster basado en microcontrolador
El A1377 es un sensor de efecto Hall lineal programable que proporciona un voltaje de salida analógico proporcional al campo magnético. El A1377 proporciona una salida radiométrica entre 4.5 y 5.5 V de voltaje de alimentación de entrada. Use el suministro de 5 V del grupo utilizado por el ADC de interfaz para alimentar el A1377. En la Figura 10 se muestra un FLS digital analógico lineal basado en un sensor Halleffect.
El A1377 proporciona programación de campo magnético de dos puntos para ajustar el desplazamiento y la sensibilidad. Esto permite a los usuarios compensar las tolerancias de imán, bobina y espacio de aire de fabricación.
Sensor Hall de ángulo para FLS digital con clúster basado en microcontrolador
Los sensores lineales sufren errores debido al entrehierro o a la deriva del imán. Los sensores de ángulo lineal también son adecuados para desplazamientos angulares de hasta 60 grados. Los sensores de ángulo proporcionan una medición de desplazamiento angular amplia con un voltaje de salida independiente del entrehierro y el campo magnético absoluto. El A1330 es un IC de sensor de ángulo de 360 ° que proporciona una posición angular sin contacto basada en la tecnología Hall circular vertical magnética (CVH). En la Figura 13 se muestra un FLS digital basado en un sensor de ángulo de ángulo. Esta aplicación utiliza un imán diametral.
Los parámetros programables incluyen desplazamiento cero para proporcionar una colocación flexible del imán y un desplazamiento angular corto para un rango dinámico completo.
Herramientas sensor de combustible
