Wie zuverlässig sind magnetische Drehgeber?
Die RM22, RE22, RM36, RE36 Systeme basieren allesamt auf gängiger Hall-Sensor-Technologie. Die Zuverlässigkeit dieser Sensoren wurde anhand von Lebensdauertests mit erhöhten Beanspruchen, wie unten beschrieben, berechnet.
40, auf kleinen Leiterplatten installierte Sensoren wurden verschiedenen Belastungstests ausgesetzt, bei denen Temperatur, Dauer und Spannung verändert wurden.Alle Chips wurden zwischen den Belastungstests überprüft.
Belastungstest:
- Anzahl geprüfter Teile = 40
- Gesamtzeit unter Belastung = 1932 Stunden
- Ausfälle = 0
Einzelschritte des Testverfahrens:
Schritt |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Temperatur [°C] |
125 |
140 |
150 |
160 |
170 |
140 |
150 |
160 |
170 |
160 |
Versorgungsspannung [V] |
5 |
5 |
5 |
6 |
6 |
6 |
5 |
5 |
5 |
5 |
Zeit [Stunden] |
95 |
21 |
22 |
22 |
114 |
168 |
166 |
164 |
160 |
1000 |
Zuverlässigkeit – statistische Berechnungen
Annahmen:
- Die beiden häufigsten Gründe für Leistungseinbußen:
- Verschlechterung der Oxidschicht (Aktivierungsenergie = 0,5 eV)
- Verringerung der Metallisierung (Aktivierungsenergie = 1 eV)
- Die Gründe für Leistungseinbußen der Chips bleiben bei allen Belastungszyklen unverändert.
Ausfälle / 105 Jahre |
|||||
Wahrscheinlichkeit |
60% |
90% |
|||
Aktivierungsenergie |
0.5 eV |
1 eV |
0.5 eV |
1 eV |
|
Temperatur bei Belastung |
85 °C |
673 |
39 |
1691 |
100 |
125 °C |
3381 |
1025 |
8532 |
2584 |
Mittlere Lebensdauer (MTTF)) Jahre / Ausfall |
|||||
Wahrscheinlichkeit |
60% |
90% |
|||
Aktivierungsenergie |
0.5 eV |
1 eV |
0.5 eV |
1 eV |
|
Temperatur bei Belastung |
85 °C |
149 |
2564 |
59 |
1000 |
125 °C |
30 |
98 |
12 |
39 |
Zum Beispiel:
Im schlimmsten Fall können wir mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % prognostizieren, dass bei einer Aktivierungsenergie von 1 eV und einer Temperatur von 125 °C ungefähr 2 584 Betriebsausfälle in 100 000 Jahren eintreten werden. Die mittlere Lebensdauer MTTF (Mean Time To Failure) ergibt bei denselben Parametern einen möglichen Ausfall in 39 Jahren.