PRODUKTINNOVATION
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Schluss mit instabilen Fahrzuständen
Die neuen Low-g Trägheitssensoren von Freescale Semiconductor
für ESC-Systeme (Electronic Stability Control) machen automobile
Sicherheitssysteme noch intelligenter. ESC hilft dem Fahrer, die
Kontrolle über sein Fahrzeug zu behalten: dazu werden
leistungsfähige Low-g 2-Achsen-Sensoren eingesetzt, die die Quer-
und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs messen. Sobald die Sensoren
einen potenziell instabilen Fahrzustand erfassen, sendet das System
Daten an Motor und Bremssystem des Fahrzeugs, die dann dem Fahrer
automatisch helfen, das Fahrzeug unter Kontrolle zu behalten.
Die Freescale-eigenen Beschleunigungssensoren MMA6700/1EG zeichnen sich durch einen weiten Dynamikbereich mit extrem hoher Auflösung aus. Dank dieses hohen Dynamikbereichs können die Entwickler von ESC-Systemen nicht relevante Signale wie parasitäre Schwingungen herausfiltern, die möglicherweise die Messung der Querbeschleunigung stören könnten. Darüber hinaus sorgt der in den Beschleunigungssensoren integrierte Digitale Signalprozessor (DSP) für höhere Genauigkeit, wodurch sich die Signalintegrität in ESC-Applikationen verbessert.
“Insbesondere in Nordamerika und Europa werden die Sicherheitsvorgaben für neue Automobile ständig verschärft, und dadurch wird die Nachfrage nach Low-g-Sensoren, wie man sie für ESC-Systeme benötigt, in den nächsten fünf Jahren zweistellig wachsen,” ließ Richard Dixon, MEMS-Spezialist und Senior Analyst der iSuppli Corporation, wissen. “Unternehmen, die in diesem Segment mitmischen möchten, müssen zunächst einmal über das Entwicklungspotenzial verfügen, das man für den Bau von MEMS-Beschleunigungssensoren braucht, die den scharfen Anforderungen an Präzision und Zuverlässigkeit genügen. Und dann sieht man sich natürlich obendrein noch mit einer etablierten Lieferantenkette konfrontiert. Freescale ist im Markt der Automotive-Sensoren hervorragend aufgestellt.”
Nach Prognosen von iSuppli wird die Zahl der in Autos integrierten ESC-Systeme von gerade mal 23,1 Millionen im Jahr 2007 auf 48 Millionen im Jahr 2012 steigen. Da alle diese Systeme für die Erkennung von instabilen Zuständen und potenziellen Überschlägen MEMS-Sensoren verwenden, geht iSuppli davon aus, dass der Markt für MEMS-Sensoren einen ähnlichen Sprung durchleben und 2012 ein Umsatzpotenzial von US$715 Millionen erreichen wird, während 2006 nur US$378 Millionen umgesetzt wurden.
Beschleunigt wird das Wachstum im MEMS-Segment zusätzlich durch neue Vorschriften der NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration), nach denen bis zum Modelljahr 2012 100% der in den USA verkauften Personenwagen, Mehrzweckfahrzeuge, LKW und Busse mit einem ESC-System ausgestattet sein müssen. Die NHTSA schätzt, dass jährlich 5.300 bis 9.600 Leben gerettet und bis zu 238.000 Verletzungen vermieden werden, wenn alle leichten Fahrzeuge (bis 4,5 t) mit einem ESC-System ausgerüstet sind. Schon seit mehreren Jahren hat sich ESC als Serienausstattung bei Fahrzeugen der Oberklasse etabliert, und nun fließt es auch in Mittelklasse- und Kleinwagen ein. Insbesondere SUVs (Sport Utility Vehicles) profitieren von ESC, da sie überschlaggefährdeter sind.
"Die großen Automobilunternehmen suchen nach einer kosteneffizienten und leistungsfähigen Lösung, denn ESC wird nicht nur in Nordamerika zur Pflicht, sondern ist auch in China, Indien und anderen Teilen der Welt auf dem Vormarsch,” kommentierte Demetre Kondylis, Vice President und General Manager der 'Sensor & Actuator Solutions Division' im Hause Freescale. "Mit den Low-g-Beschleunigungssensoren von Freescale verfügen Entwickler über ein Mehr an Präzision und Flexibilität in nur einem Baustein. So lassen sich Systemkosten und wertvolle Layoutfläche einsparen.”
Die Low-g-Beschleunigungssensoren von Freescale eignen sich nicht nur optimal für die Erfassung von Bewegungen für ESC-Systeme, sie sind darüber hinaus für eine Vielzahl von Embedded-Applikationen konzipiert - überall, wo kleine Kräfte gemessen werden müssen, gleich ob diese durch Erschütterung, Vibration, Neigung, Bewegung oder Beschleunigung entstehen. Von Waschmaschinen über Geräte für die Sportmedizin und Video Game-Pads bis hin zu seismischen Detektoren und Sicherheitssystemen setzen Hersteller von Industrie- und Konsumgeräten Low-g-Beschleunigungssensoren ein, um ihre Produkte mit zusätzlichen Sicherheits- und Komfortfunktionen aufzuwerten.
Die HARMEMS-Technologie
Die Beschleunigungssensoren MMA6700/1EG basieren auf der Freescale-eigenen HARMEMS-Technologie (High Aspect Ratio Micro-Electromechanical Systems), einer in Airbaganwendungen seit langem bewährten Technologie. Die Sensoren verfügen über ein hoch modernes Messaufnehmerdesign, das in einem besseren Offsetverhalten des Sensors resultiert. Die HARMEMS-Technologie zeichnet sich durch ein überkritisch gedämpftes mechanisches Verhalten und einen hervorragenden Störabstand aus und kommt so den Anforderungen der Kunden entgegen. Da das ESC-System entweder im Fahrzeuginnenraum oder unter der Motorhaube installiert wird, gewährleistet die überkritisch gedämpfte HARMEMS-Technologie ein Höchstmaß an Immunität gegen hochfrequente parasitäre Schwingungen mit großer Amplitude. In ESC-Projekten liefert dieser große Störabstand in Kombination mit der DSP-basierten Signalverarbeitungskette von Freescale einen weiten Meßbereich und mit weniger als einem LSB (Least Significant Bit) Rauschen eine hohe Empfindlichkeit.
Funktionsumfang MMA6700/1EG
Die Freescale-eigenen Beschleunigungssensoren MMA6700/1EG zeichnen sich durch einen weiten Dynamikbereich mit extrem hoher Auflösung aus. Dank dieses hohen Dynamikbereichs können die Entwickler von ESC-Systemen nicht relevante Signale wie parasitäre Schwingungen herausfiltern, die möglicherweise die Messung der Querbeschleunigung stören könnten. Darüber hinaus sorgt der in den Beschleunigungssensoren integrierte Digitale Signalprozessor (DSP) für höhere Genauigkeit, wodurch sich die Signalintegrität in ESC-Applikationen verbessert.
“Insbesondere in Nordamerika und Europa werden die Sicherheitsvorgaben für neue Automobile ständig verschärft, und dadurch wird die Nachfrage nach Low-g-Sensoren, wie man sie für ESC-Systeme benötigt, in den nächsten fünf Jahren zweistellig wachsen,” ließ Richard Dixon, MEMS-Spezialist und Senior Analyst der iSuppli Corporation, wissen. “Unternehmen, die in diesem Segment mitmischen möchten, müssen zunächst einmal über das Entwicklungspotenzial verfügen, das man für den Bau von MEMS-Beschleunigungssensoren braucht, die den scharfen Anforderungen an Präzision und Zuverlässigkeit genügen. Und dann sieht man sich natürlich obendrein noch mit einer etablierten Lieferantenkette konfrontiert. Freescale ist im Markt der Automotive-Sensoren hervorragend aufgestellt.”
Nach Prognosen von iSuppli wird die Zahl der in Autos integrierten ESC-Systeme von gerade mal 23,1 Millionen im Jahr 2007 auf 48 Millionen im Jahr 2012 steigen. Da alle diese Systeme für die Erkennung von instabilen Zuständen und potenziellen Überschlägen MEMS-Sensoren verwenden, geht iSuppli davon aus, dass der Markt für MEMS-Sensoren einen ähnlichen Sprung durchleben und 2012 ein Umsatzpotenzial von US$715 Millionen erreichen wird, während 2006 nur US$378 Millionen umgesetzt wurden.
Beschleunigt wird das Wachstum im MEMS-Segment zusätzlich durch neue Vorschriften der NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration), nach denen bis zum Modelljahr 2012 100% der in den USA verkauften Personenwagen, Mehrzweckfahrzeuge, LKW und Busse mit einem ESC-System ausgestattet sein müssen. Die NHTSA schätzt, dass jährlich 5.300 bis 9.600 Leben gerettet und bis zu 238.000 Verletzungen vermieden werden, wenn alle leichten Fahrzeuge (bis 4,5 t) mit einem ESC-System ausgerüstet sind. Schon seit mehreren Jahren hat sich ESC als Serienausstattung bei Fahrzeugen der Oberklasse etabliert, und nun fließt es auch in Mittelklasse- und Kleinwagen ein. Insbesondere SUVs (Sport Utility Vehicles) profitieren von ESC, da sie überschlaggefährdeter sind.
"Die großen Automobilunternehmen suchen nach einer kosteneffizienten und leistungsfähigen Lösung, denn ESC wird nicht nur in Nordamerika zur Pflicht, sondern ist auch in China, Indien und anderen Teilen der Welt auf dem Vormarsch,” kommentierte Demetre Kondylis, Vice President und General Manager der 'Sensor & Actuator Solutions Division' im Hause Freescale. "Mit den Low-g-Beschleunigungssensoren von Freescale verfügen Entwickler über ein Mehr an Präzision und Flexibilität in nur einem Baustein. So lassen sich Systemkosten und wertvolle Layoutfläche einsparen.”
Die Low-g-Beschleunigungssensoren von Freescale eignen sich nicht nur optimal für die Erfassung von Bewegungen für ESC-Systeme, sie sind darüber hinaus für eine Vielzahl von Embedded-Applikationen konzipiert - überall, wo kleine Kräfte gemessen werden müssen, gleich ob diese durch Erschütterung, Vibration, Neigung, Bewegung oder Beschleunigung entstehen. Von Waschmaschinen über Geräte für die Sportmedizin und Video Game-Pads bis hin zu seismischen Detektoren und Sicherheitssystemen setzen Hersteller von Industrie- und Konsumgeräten Low-g-Beschleunigungssensoren ein, um ihre Produkte mit zusätzlichen Sicherheits- und Komfortfunktionen aufzuwerten.
Die HARMEMS-Technologie
Die Beschleunigungssensoren MMA6700/1EG basieren auf der Freescale-eigenen HARMEMS-Technologie (High Aspect Ratio Micro-Electromechanical Systems), einer in Airbaganwendungen seit langem bewährten Technologie. Die Sensoren verfügen über ein hoch modernes Messaufnehmerdesign, das in einem besseren Offsetverhalten des Sensors resultiert. Die HARMEMS-Technologie zeichnet sich durch ein überkritisch gedämpftes mechanisches Verhalten und einen hervorragenden Störabstand aus und kommt so den Anforderungen der Kunden entgegen. Da das ESC-System entweder im Fahrzeuginnenraum oder unter der Motorhaube installiert wird, gewährleistet die überkritisch gedämpfte HARMEMS-Technologie ein Höchstmaß an Immunität gegen hochfrequente parasitäre Schwingungen mit großer Amplitude. In ESC-Projekten liefert dieser große Störabstand in Kombination mit der DSP-basierten Signalverarbeitungskette von Freescale einen weiten Meßbereich und mit weniger als einem LSB (Least Significant Bit) Rauschen eine hohe Empfindlichkeit.
Funktionsumfang MMA6700/1EG
- Erfassung von X- und Y-Achse mit nur einem Baustein
- Digitale Datenausgabe mit 10- bzw. 11-Bit
- +/- 3,5 oder +/- 5 g Vollausschlag pro Achse
MMA6700EG: ±3,5 g (11-Bit Datenauflösung = 3,43 mg/digit typisch bei 25 Grad C)
MMA6701EG: ±5 g (11-Bit Datenauflösung = 4,91 mg/digit typisch bei 25 Grad C) - Integrierte Tiefpassfilter zur Signalkonditionierung selektierbar
- SPI-kompatible serielle Schnittstelle
- Bidirektionaler interner Selbsttest
- Temperatursensor und Spannungsregler auf dem Chip integriert
- Unterstützung für Datenausgabe mit oder ohne Vorzeichen
- Capture/Hold-Eingang für systemübergreifende Synchronisation
- Betriebsspannung 3,3 V bzw. 5 V
- Ratiometrischer Analogspannungsausgang
- Fünf vom Anwender definierbare OTP-Bytes (One-Time-Programmable)
- Minimum an externen Komponenten erforderlich
- Weiter Betriebstemperaturbereich: -40 C bis +125 C
- Robustes, RoHS-konformes Wide-Body-SOIC-Gehäuse mit 20 Pins
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