Nxp kma220 как проверить
Перейти к содержимому

Nxp kma220 как проверить

NXP выпускает уникальный сдвоенный магнитный датчик для особо надежных систем управления дроссельными заслонками автомобильных двигателей

Компания NXP Semiconductors представила сдвоенный датчик магнитного поля KMA220, специально разработанный для автомобильных приложений, требующих измерения угла поворота механических частей. Совмещение двух датчиков в одном корпусе особенно актуально в системах управления дроссельной заслонкой карбюратора, где размещение каждого дополнительного компонента сопряжено с серьезными сложностями. Возможность работы с обычным магнитным диском без необходимости установки на печатную плату и без единого внешнего компонента обвязки делает KMA220 уникальным решением для автомобильного рынка.

Вебинар «Решения MORNSUN для промышленных применений: от микросхем до ИП на DIN-рейку» (02.11.2022)

NXP - KMA220

Устройство KMA220 поставляется полностью откалиброванным и готовым к использованию. В дополнение к двум датчикам в нем содержатся три конденсатора и две специализированные микросхемы для преобразования сигналов, что позволяет снизить стоимость системы и упростить процесс сборки. Ранее автопроизводителям приходилось устанавливать два отдельных датчика на выводную рамку или печатную плату, сгибая их по форме кольцевого магнита, необходимого в большинстве случаев и весьма дорогого. Со сдвоенным датчиком KMA220 процедура установки упрощается до одной операции.

KMA220 создана на базе собственной уникальной технологии NXP ABCD9 – современной платформы для интеграции автомобильных систем смешанных сигналов. Основанная на процессе CMOS 14, технология позволяет значительно улучшить характеристики датчиков по сравнению с приборами предыдущих поколений со встроенными специализированными схемами. Устройство KMA220 сертифицировано в соответствии с новой тестовой схемой HMM (Human Metal Model), отличается повышенным уровнем защиты от электростатического разряда и превосходными параметрами электромагнитной совместимости.

Все семейство автомобильных датчиков компании NXP отличается исключительной надежностью и способно работать при температурах до 160 °С, что превышает средний по отрасли показатель 150 °С. Это очень важно при использовании микросхем в системах рециркуляции выхлопных газов, где учитывается каждый градус.

Цены и доступность

Датчики KMX220 уже доступны для приобретения. Ориентировочная цена при заказе партии 10,000 компонентов составляет $3.30 за штуку, а при 100,000 – $2.60.

Магниторезистивные полупроводниковые датчики NXP Semiconductors

Магниторезистивные датчики фирмы NXP Semiconductors разработаны на основе эффекта изменения ориентации намагниченности М внутренних доменов в слое пермаллоя (NiFe) под воздействием внешнего магнитного поля H. Сопротивление пермаллоя зависит от угла (α) между направлением тока и вектором намагниченности M (рис. 1).

Рис. 1. Принцип магниторезистивного эффекта

  • датчики реагируют на направление поля, а не на силу поля, как в датчиках, построенных на эффекте Холла;
  • чувствительной зоной в сенсоре является область с максимальным насыщением напряжённости поля, поэтому достигаются: независимость от магнитного дрейфа на протяжении всего жизненного цикла, независимость от механических допусков (расстояния между магнитом и датчиком), независимость от механических изменений, вызванных температурным напряжением, высокая стабильность по температуре, расширенный температурный диапазон от –40 до +160 °C (что позволяет, например, размещать датчики в подкапотном пространстве, в непосредственной близости к двигателю внутреннего сгорания).

Типы сенсоров NXP

Компания NXP выпускает датчики на основе магниторезистивного эффекта для измерения частоты вращения и измерения угловых координат серии KMI, KMA, KMZ.

Датчики измерения частоты вращения

Для измерения частоты вращения компания NXP предлагает датчики серии KMI16, KMI17. Датчик KMI16 поставляется в комплекте с магнитом.

Датчики измерения угловой координаты

В арсенале датчиков измерения угловой координаты компании NXP имеются датчики серии KMZ и KMA. Наиболее эффективными из датчиков углового положения семейства KMA2xx компании NXP являются программируемые датчики KMA210 и KMA215 – последний имеет цифровой выход SAE J2716 JAN2010 Single Edge Nibble Transmission (SENT). Они содержат не только чувствительные элементы, но и специальную интегральную схему с возможностью программирования по однопроводному интерфейсу. Датчики KMA210 идеально подходят для таких автомобильных применений, как бесконтактный датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) и электронной педали газа. В свете перехода всех производителей автомобилей на стандарт Евро5 эти датчики пользуются огромной популярностью.

Рисунок 2. Внутренняя структура датчика KMA210 с программируемым выходом

Основными особенностями датчика являются наличие защиты от перенапряжения и переполюсовки питания до 16 В, диагностика потери магнита и напряжения питания, наличие энергонезависимой памяти (EEPROM). Выпускаются датчики KMA210 и KMA215 в корпусе SIP3, позволяющем дополнительно задавать конфигурацию пространственного положения магниторезистивного элемента. Наличие встроенных конденсаторов позволяет избежать применения дополнительных внешних элементов.

Современные решения NXP для измерения угловой координаты представлены датчиками KMA220 (двухканальный) и KMA221 (одноканальный). Они обладают всеми теми же эксплуатационными свойствами и рабочими характеристиками, что и KMA210/215. Выпускаются в полностью закрытом корпусе SIL4, лишённом открытых проводников, соединяющих магниторезистивный элемент со специальной ИС. Для применения датчиков не требуются дополнительные внешние элементы – встроенные конденсаторы обеспечивают надежную работу во всех режимах, в полной мере допуская избежать применения дополнительных внешних элементов. KMA220 по своей конструкции является избыточным и содержит в себе две сенсорные системы. Это решение нацелено на применение в системах, предъявляющих повышенные требования к надёжности и безотказности.

В своём исполнении датчики не имеют дрейфа магнитных характеристик с течением времени, сохраняя их во всем диапазоне рабочих температур, при этом допускают механическую погрешность установки и механические сдвиги, вызванные изменениями температур.

Рисунок 3. Внутренняя структура датчика KMA220.

Магниторезистивные датчики KMZxx

Рисунок 4. Функциональная схема аналогового датчика KMZ60.

Датчик измерения угловой координаты KMZ60 представляет законченное решение для измерения угловых координат вращающихся объектов, он содержит в одном 8‑выводном корпусе магниторезистивный датчик и схему обработки (рис. 4). В сравнении с KMZ41 и KMZ43, датчик KMZ60 имеет более расширенные возможности и схему температурной компенсации. Выходные напряжения по обоим каналам определяются синусом и косинусом угла ориентации напряжённости магнитного поля, при этом согласованы по амплитуде и фазе. На выходе KMZ60 стоят операционные усилители, что позволяет подавать выходной сигнал непосредственно на АЦП. KMZ60 был специально разработан для работы с бесщёточными двигателями, например в электроусилителе рулевого управления (Electronic Power Steering – EPS).

Новый магниторезистивный датчик угла KMA220 компании NXP Semiconductors

Компания NXP Semiconductors анонсировала новый магниторезистивный сдвоенный датчик угла серии KMA220 .

Микросхема датчика измерения угловой координаты KMA220 представляет собой законченное решение для измерения угловых координат вращающихся объектов, она включает в себя два магниторезистивных датчика и схему обработки.

Такое решение способно работать с простым магнитным диском, не требует дополнительных навесных элементов, экономит место и удешевляет устройство. Таким образом, KMA220 предлагает уникальное решение на рынке, в первую очередь ориентированное на автомобильные применения.

Микросхема включающая в себя три встроенных конденсатора и схему обработки, полностью калибрована и готова к использованию.

KMA220 использует уникальную технологию NXP ABCD9 – самую современную автомобильную платформу с интегрированной аналоговой частью. Эта технология выполнена по КМОП 14 поколения и значительно улучшает работу, по сравнению с предыдущими продуктами датчиков с интегрированными схемами обработки. К тому же микросхема классифицирована согласно новому HMM (Human Metal Model) с превосходными показателями по электростатической защите (ESD) и электромагнитной совместимости (EMC).

Основные характеристики датчика KMA220:

  • два независимых датчика
  • напряжение питания 4,5-5,5 В
  • внешняя сила магнитного поля 35 кА/м
  • программируемая пользователем установка от 0° до углового диапазона
  • область энергонезависимой памяти с защитой от записи для сохранения данных
  • готовность микросхемы к работе без использования внешних элементов
  • расширенный диапазон рабочих температур -40…160° C
  • защита от перенапряжения до 16 В
  • независимый однопроводной интерфейс программирования (OWI)
  • схема определения потери магнита и питания
  • заводская калибровка
  • корпус SIL4

Области применения:

  • угол положения дворников автомобиля
  • положение рулевого колеса в электроусилителе автомобиля
  • датчик положения дроссельной заслонки автомобиля
  • угол положения педали газа и наклона сидений автомобиля
  • угол поворота фар
  • активная подвеска автомобиля
  • промышленные применения
  • медицинское оборудование
  • научно-исследовательская техника
  • блоки и модули автозаправочных колонок

Доступность:

Микросхемы датчиков KMA220 Доступны для заказа.

Идеальный расходомер! Пределка расходомера (ДМРВ MAF) 202 / 208 (C20NE) на программируемый магниторезистивный датчик угла поворота KMA221!

Заранее оговорюсь. Статья написана для тех, у кого драйвер golovaruki.dll установлен и устройство rukineizjopi опознано. За последствия кривых рук ответственности не несу! Трюк выполнен профессиональным рукожопом!

Каждому владельцу Опеля с двигателем C20NE знакома проблема неисправного Датчика массового расхода воздуха (ДМРВ или MAF-сенсор от англ. mass (air) flow sensor) . Бесспорно, это самый проблемный и таинственный для многих датчик на данном моторе.

На основании информации, получаемой с датчика, электронный блок управления (ЭБУ) определяет длительность импульса открытия форсунок, а соответственно — для вычисления необходимого объёма топлива, чтобы поддерживать стехиометрическое соотношение топлива и воздуха для заданных режимов работы двигателя. Также информация с ДМРВ используется ЭБУ для расчёта режимной точки двигателя. ЭБУ, учитывая значения массового расхода воздуха (для расчётов он переводится в параметр «Цикловой расход воздуха»), температуру двигателя и его обороты, может вычислить нагрузку на двигатель и исходя из этой информации может управлять не только количеством подаваемого в двигатель топлива, но и углом опережения зажигания, таким образом управляя крутящим моментом силового агрегата.

Сама разработка MAF именно с графитной контактной дорожкой и ползунком является одной из самых первых конструкций. Она широко использовалась в 80х и заранее была обречена на провал. Опель же внедрил устаревшую технологию в один из лучших своих моторов и продал огромное количество этих конфигураций вплоть до середины 90х. «Посчастливилось» владельцам почти всего модельного ряда: Омега, Вектра, Астра, Кадет, Аскона.

Данный MAF переставал работать корректно довольно быстро. Причины две. Первая – выход из строя резистивного покрытия платы, по которому бегал считывающий показания бегунок. Вторая – заслонкой (так называемой лопатой) управляет возвратный механизм, основанный на банальной пружине. Пружина со временем проседает, машина начинает получать большее количество воздуха сама того не желая, показания становятся некорректными, контактная дорожка разрывает сигнал, и местами показания пропадают вовсе. ЭБУ в агонии перебирает значения, поведение агрегата становится неадекватным. По мере износа поведение всё отвратительнее.

Итак. Что же является признаками того, что MAF «приехал»? Перелив топлива. Ощущается перелив как вонь из глушака и небывалая прыть. Неуправляемое дёрганье около холостых оборотов при езде по дворам на первой — второй передаче. Провалы на низах, особенно при резких ускорениях, после 1500-2000об машина «выстреливает» как будто турбина включается. Отсутствие тяги на низах. Непобедимое плаванье оборотов. Самостоятельные подгазовки — скидывание на холостых попеременно 500-1000 оборотов. Туговатый запуск двигателя. Расход от большого до огромного.

Как же бороться с проблемой? Ну для начала нужно быть уверенным, что это именно MAF, а не что-то другое. C20NE довольно прост, так что, скорее всего, вы уже на верном пути, и именно MAF и есть ваша проблема.

Существуют шесть методов борьбы с контактным расходомером.

Первый — замена на исправленный maf от поздней Астры, где он уже более технологичный. Но это требует замены ЭБУ другой версии, проводки под весь агрегат и, собственно, самого MAF нового типа. Дороговато, для неподготовленного человека беда по сложности, никто не гарантирует покупки полностью живого супового набора от Астры для творчества на разборке.

Второй – замена всей системы на Январь. Опять же покупка ЭБУ, проводки и уже всех датчиков. Сюда же уже добавляется компьютерная отладка, что делает процесс ещё более недосягаемым и дорогим для обычного ламера. Конечно, это самый технологичный вариант. Так как машина станет быстрее, экологичнее и ещё экономнее по расходу чем в паспортных данных. Крайне приоритетный вариант для тех, кто хочет сделать на отлично, но выйдет крайне дорого и сложно.

Третий – внедрение технологичного MAF Bosch от Российских авто. Тоже не совсем просто. Кривая, выдаваемая датчиком для Волг-Жигулей не подходит для ЭБУ Опеля, нужно изготавливать костыль на базе процессора, который будет превращать показания «чужого» MAF в свои. Дорого. Датчик+адаптер сигнала зачастую будут дороже самого автомобиля. Адаптер вносит дополнительную ненадёжность.

Четвёртый – сдвигать плату. Вариант бесполезный, так как кроме самой платы изнашивается контактная лапка, которая вырежет новую канаву в плате довольно быстро.

Пятый вариант – новая китайская плата. Вариант бесполезный, так как всё то же самое, что в четвёртом варианте, но плата от китайцев, разумеется, низкого качества и износится во много раз быстрее даже сдвинутой оригинальной платы

Шестой вариант –. переделка уже имеющегося расходомера на бесконтактный вариант работы основываясь на потрохах бесконтактного датчика дроссельной заслонки 3102.3855 компании ВТН из города Винница на Украине. Датчик дороговат, как для датчика ДПДЗ, но если его рассматривать как наш новый MAF – он просто бесплатный.

На шестом варианте мы и остановимся. Как заявляет производитель – ресурс изделия не ограничен. Гарантия три года. Серьёзные заявления. Датчик имеет несколько ревизий. Самая последняя ревизия самая надёжная. Внутри последней ревизии находится только чип NXP KMA221, никакой обвязки. Соответственно меньше деталей – выше надёжность.
Что ж за чип волшебный? Гугланём.
Компания NXP представила программируемый магниторезистивный датчик угла поворота KMA221.
Модуль KMA221 предварительно запрограммирован и откалиброван.
KMA221 позволяет пользователю конкретные корректировки углового диапазона, нулевого угла и зажимные напряжений. Параметры постоянно хранятся в энергонезависимой памяти.
Особенности KMA221
Датчик высокой точности для магнитных угловых измерений
Корпус SOT1188-1 (SIL4)
Модуль датчика содержит встроенные фильтры для улучшения электромагнитной совместимости
Программируемые пользовательские настройки, в том числе нулевой угол и угловой диапазон
Отказоустойчивая энергонезависимая память с функцией защиты от записи
Выдерживает температуру до 160 ° C
Аналоговый логометрических выходного напряжения
Защита от перенапряжения до 16 V
Программирование через 1-проводной интерфейс (OWI)
Программируемый 32-битный идентификатор
Заводская калибровка.
Кривая NXP KMA221 вмонтированного в наш ВТН датчик практически полностью совпадает с MAF C20NE, лишь незначительно сдвигая показания «вверх» на 5 сотых. Начальные показания оригинала MAF – 0.25v против датчика ВТН – 0.30v.
Для переделки понадобится не так много инструмента и вспомогательных материалов. Болгарка, паяльник, припой, мультиметр, блок питания 5 вольт, хороший клей, канцелярский нож, ножницы, иголка, кусок пластика 3.5мм толщиной, ну либо 5 пластиковых карточек от симок, кусок медного провода в хорошей изоляции, кусочек наждачки, немного растворителя для обезжиривания склеевыемых поверхностей. Позаботьтесь о хорошем наборе разнообразных крестовых отвёрток, так как винты расходомера посажены на фиксатор резьбы и открутить их крайне непросто. Блок 5 вольт вам заменит обычная зарядка от телефона. Ну, иметь лабораторный блок, конечно, в идеале.

1. Разборка датчика ДПДЗ. Действуйте аккуратно, понимая, что если угробите датчик, то машина не поедет до покупки следующего. Верхнюю крышку аккуратно вырезаем канцелярским ножом по периметру. За минуту разобрать не получится. Шкрябать надо долго и упорно. Как снимите крышку увидите чип. Он стоит внутри корпуса на ещё одной корпусной проставке (средней части корпуса). Средняя часть корпуса зафиксирована в углах основного корпуса белым герметиком. Герметик удаляем иголкой. Включаем паяльник и отпаиваем по очереди три контакта к фишке датчика. Если нет оловоотсоса – действуем варварски. Расплавляем припой на первой ноге и быстро, пока не остыл, ударяем датчиком о стол. Олово вылетает освобождая плату от контактной ноги. И так три раза. Когда вы будете уверены в том, что ноги фишки датчика определённо отпаяны и свободно двигаются в отверстиях платы и белый герметик больше не держит средний корпус — идём дальше. С обратной стороны, где датчик одевается на ось дросселя, аккуратно начинаем давить чем-нибудь в посадочное отверстие оси дросселя контролируя процесс со стороны чипа. При небольшом усилии с обратной стороны плата с чипом и средней частью корпуса должна выйти из основного корпуса датчика. Вместе с ней получите магнитик и пружину. Нас интересует только средняя часть корпуса с платой и магнитик со своей втулкой. Всё остальное можно смело выбросить. Берём болгарку. У средней части корпуса с платой обрезаем нижние защёлки, которыми она крепилась в основной части корпуса. У втулки с магнитом отрезаем нижнюю часть до первой юбки, внутренние зубчики для зацепа на вал дросселя стачиваем. После нижние плоскости этих деталей можно шлифануть на кусочке наждачки для лучшей адгезии с клеем. С датчиком закончили.

2. Разбираем расходомер. Настоятельно рекомендую снять гофру и корпус фильтра. Это нужно для того, чтобы можно было положить расходомер на стол или пол и с большим давлением отвёрткой открутить болты. На весу с корпусом фильтра и гофрой определённо ничего не выйдет. Разбираем на расходомере всё что видим кроме пружины настроечного колеса, т.е. откручиваем 4 болта корпуса, 4 болта платы и один болт бегунка. Отпаиваем провод бегунка. Снимаем чёрную корпусную часть аккуратно поддевая её по периметру. ВНИМАНИЕ! Не повредите датчик температуры входящего воздуха! Он впаян в корпус и стоит перед лопатой. Когда будете трогать лопату также не сломайте датчик. Вынимаем протёртую плату расходомера, чёрную корпусную часть прикручиваем назад не забывая про датчик входной температуры. Снятый бегунок и протёртую плату кладём про запас, если вдруг что-то пойдёт не так, чтобы собрать назад как было. Обезжириваем ось, где сидел родной ползунок. На неё будем наклеивать втулку с магнитом. С подготовкой расходомера закончили.

3. Наклеиваем магнит. Берём в руки плату датчика на пластике среднего корпуса и магнит. Вставляем магнит в пазы, вдумчиво понимаем и прикидываем в какую сторону крутится ось лопаты и в какую сторону крутится магнит в корпусе датчика, где он начинает движение, где упирается в паз корпуса и т.д. Рекомендую всю конструкцию поставить на ось лопаты и понять, в какую сторону движется магнит, где его начальный упор, где конечный. В положении, где положение платы для наклейки на мост вас устраивает больше всего сделайте на участке магнит-ось лопаты метку. Метку чтобы чётко видеть нужную ориентацию магнита при наклейке. Наклеиваем магнит на ось. ВНИМАНИЕ! Для качественной работы нового устройства крайне важно соблюсти максимальную соосность магнита с осью лопаты! Т.е. при повороте лопаты приклеенный на ось магнит не должен восьмерить! Это крайне важно, иначе лопату может закусывать или движение лопаты будет затруднено, что крайне негативно скажется на работе двигателя. Если от природы меткость отсутствует крайне не рекомендую использовать суперклей. Так как он прихватывает втулку мигом и не прощает неточностей. Возьмите быструю эпоксидку. Она в десятки раз быстрее обычной эпоксидки, но в десятки раз медленнее суперклея. Будет время отцентровать магнит, если что. Магнит наклеен. Продолжаем работу.

4. Строим мост для платы ВТН. Из пластика вырезаем мостик от края до края корпуса дмрв. Если нашли пластик 3.5 мм – здорово. Если не нашли – разрезайте пять карточек от симок в полоски нужного размера и склеивайте полоски между собой суперклеем в пять слоёв. Подвигаем получившийся пластиковый мост в корпусе дмрв максимально близко к магниту и отмечаем центр оси. Достаём мост и рисуем полукруг, в который зайдёт втулка магнита. Удобнее всего обвести монету нужного номинала. У белорусов, к примеру, это 2 копейки. Берём болгарку, вырезаем в пластике этот полукруг. Примеряем ко втулке магнита. Втулка должна в половину заходить в мост, и быть немного ниже моста, чтобы верхней юбкой не шаркать по корпусу ВТН, но быть достаточно высоко, чтобы упорный зуб магнита в пазу корпуса ВТН упирался в крайние точки.

5. Припаиваем плату согласно фото. Тут, надеюсь, вопросов не возникнет. Припаиваем, но НЕ НАКЛЕИВАЕМ.

6. Юстировка ВТН на мосту. Вот тут надо действовать кропотливо. Припаиваем наш блок 5 вольт. Плюс на плюс датчика, минус на минус датчика. На сигнальный ничего. Подаём 5 вольт на датчик. Берём в руки тестер. Ставим минус тестера на минус датчика, а плюс тестера на СИГНАЛЬНЫЙ провод из датчика (та площадка, куда был припаян бегунок) и видим 0.30v на тестере. Половина успеха есть, значит чип не убили при разборке. ВНИМАНИЕ! Теперь ответственная часть. Нужно упереть плату ВТН в крайнее положение поворачивать её по часовой стрелке пока показания не начнут расти! ЭТО КРАЙНЕ ВАЖНО! У датчика ВТН присутствует мёртвая зона, рассчитанная на ДПДЗ, нам она НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ НУЖНА! Как только показания начнут расти – в этом положении нужно наклеить ВТН на мост. Т.е. мажем медленный клей и начинаем вращать плату по часовой стрелке: 0.30-0.30-0.30-0.30- 0.31! Тихонько крутим назад против часовой и как только видим что 0.31 сменилось на 0.30 в этом положении оставляем плату засыхать. Смысл в том, чтобы показания начинали расти при малейшем открытии лопаты. Засохло – проверяем. Лёгкое прикосновение к лопате должно начать менять показания. ГОТОВО!

7. Юстировка на машине. Заводим, греем до рабочей температуры (2-3 включения вентилятора радиатора). Ставим тестер на минус датчика и на сигнал с него. Всё то же самое, что в пункте 6, только 5 вольт нам уже даёт автомобиль. Гарантированно на холостом ходу видим завышенные показания в разбежке от 1.20v до 2v. Происходит это из-за ослабшей за время эксплуатации пружины. Начинаем подтягивать пружину. Т.е. вращать зубчатое колесо настройки по часовой стрелке. Вращать до сих пор, пока на тестере не увидите цифру близкую к 0.98v. В моём случае это оказалось более 30 зубов. Но я не первый хозяин авто, и в её расходомер до меня лазили не раз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *