作者：Melexis公司Dieter Verstreken
提高汽车驾驶员和乘客的安全性正受到越来越大的重视，而汽车工程师在他们的系统中部署传感器则提供了更高的先进性并确立了更高的性能基准。汽车工程师必须要考虑许多不同的设计和集成压力，这意味着为了让这样的传感器被实施，它们不能对工程开销、所涉及的财务投资有重大影响，或导致重量增大，影响效率。本文将介绍一些汽车设计项目所需满足的要求，并说明现有的推动力是如何需要有新型传感器规格的。
诸如磁簧开关和贵金属接触开关等机械开关器件已在某些汽车传感应用中被广泛使用几十年了。虽然相对便宜且容易整合，并且汽车传感器技术的新机遇一直在不断出现，但是它们已经达到了许多技术极限。例如，汽车安全标准现在需要了解座椅位置，以及带扣装置是否被锁住。虽然磁簧开关原则上能够执行这样的任务，但这种机械器件却越来越被发现有缺口。这表现在几个关键方面，如所提供功能的深度、紧凑性和装配工艺的鲁棒性。这些器件的典型工作环境将开关暴露在满是污垢、油脂和灰尘、宠物毛发以及食品和饮料溢出的地方。机械开关依赖于移动部件，更容易在这样的设置情况下出现故障，并因此减少寿命。因此，它们的潜力会受到一定限制，因为汽车传感系统的范围在持续快速增长。例如，我们可用座椅扣锁检测装置和承重传感器来检查车辆占用，用于安全气囊部署的目的。传统的机械开关在这类应用中要完全有效是不够可靠的。
由于一些原因，非接触的固态解决方案要吸引人得多——它提供了一种极为简化的、捕获所需位置数据的方式，并具有增强耐用性和适当功能的实时诊断消息。虽然光电器件为机械实现提供了一种非接触式的替代方案，其有效性仍然可能会由于以类似方式暴露在污染物中而受到破坏。然而，霍尔效应传感器由于具有更高的精度和更好的响应性，再加上其鲁棒的构造，在很多汽车位置传感应用场景中具有取代磁簧开关所需的所有特性。
图1：座椅定位传感器系统示意图
例如在诸如座椅定位等应用中，磁传感器可以用来确定前座是否位于靠近仪表盘的位置；在发生碰撞时，相比座位位于更靠后位置的情况，这一关键信息可以用来指示气囊控制器用较小力来膨胀气囊（以半速张开它，而不是全速）。图1描绘了一个典型的、基于磁传感装置的座椅位置传感器系统。这里座椅的铁类金属框用于触发磁传感器，这意味着工程师必须依靠反向偏置的方式，并将传感器和磁体安装到单个模块内（磁铁通常直接粘在传感器的背面），然后将模块安装到座椅轨道上。沿轨道的运动将改变磁力线，而传感器则会对它进行捕获。
对于汽车环境内任何形式的磁传感器，我们有必要设置可接受的公差，因为在工作环境中需要考虑很多变化。然而这很难做到，并且会损害传感器工作的有效性。汽车系统中用于不同功能的每一个传感器都需要设置与特定应用相关的开关阈值。与其说提供许多不同的、都具有非常相似功能特性的霍尔效应传感器——一项昂贵且在组织管理上充满挑战的活动，倒不如说最好是有传感器平台可以针对不同用途进行编程。因此，显然我们需要有一种更灵活的、对支持大量不同磁致动有规定的方法。
实践证明，基于汽车级非易失性存储器技术的可编程传感器的问世对汽车行业非常有利。通过这些器件，工程团队可以得到对现场编程的支持。原型极大简化了工程阶段，而生产可以从提高的可重复性、机械装配公差变化的补偿以及减少的库存器件类型中受益。
因此，由传感器所构成的传感系统能够对特定的功能要求进行优化。这使得我们可以转用更便宜的铁氧体磁性材料（从而应对稀土材料目前正在经历的不稳定的价格波动），并为工程师提供补偿热漂移的能力（因为某些类型的磁体的固有特性会随环境温度上升而变弱）。机械开关只能在存在电流或完全没有电流之间区分，而可编程磁传感器具有支持完全诊断功能的优势。它能够确定各种不同的电流状态。因此，这种新的处理方式不仅能够更好地识别所出现的问题，而且还能更好地确定问题的准确特性（如短路、断线导致开路等）。
正如我们所看到的、诸如座椅定位传感器的反向偏置应用，我们需要有一定程度的可编程性来限定磁阈值的范围和分辨率，以及热灵敏系数。可编程霍尔传感器的实现能够达到这个目的，但不幸的是，它可能会增加系统的复杂度，并提高物料清单总成本。采用带2线接口而不是带3线接口的传感器能够明显减少布线和器件数量。这样便能降低相关成本，缩短实现时间，并利用更少的空间。 2线制磁传感器IC允许对以前设计用于所用机械开关器件的电缆线束重新利用，从而能改善升级——具有更高的性能和更高的可靠性，但不改变基本设置。
图2：3线制和2线制霍尔传感器实现的比较
