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1、霍尔式车速传感器,霍尔效应,在均匀强磁场B中放入一块板状金属导体，并与磁场B方向垂直，在金属板中沿与磁场B垂直的方向通以电流的时候，在金属板上下表面之间会出现横向电势差UH，这种现象称为霍尔效应，电势差UH称为霍尔电势差。 UH=RHIBd(V)式中RH与导体材料有关，称为霍尔系数。,霍尔传感器,以霍尔效应原理构成的霍尔元件、霍尔集成电路、霍尔组件通称为霍尔效应磁敏传感器，简称霍尔传感器。,霍尔元件,按元件的分类进行讨论，霍尔元件包括线形元件、开关、锁存器和专用传感器，常用的霍尔元件为前两种。 线性元件输出的霍尔电压与磁场强度变化成比例。线性元件的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。用此类器
2、件时，只要选取适当的小磁钢，就可将与小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来，达到了自动测量与控制的目的。,线性元件,霍尔开关,开关包括单极性的和双极性的，单极性开关只响应磁铁的一个极，当磁场到达某一数值时，霍尔开关接通，而磁感应强度降低到某一值以下，霍尔开关断开。这些事件的触发点叫吸合点和释放点。单极性产品一般都给出吸合点和释放点的最大和最小磁感应强度。霍尔开关的技术指标和线性元件一样，也是灵敏度(以吸合点和释放点表示)、温度范围和频率响应。,单极性开关输出,双极性开关的输出,集成霍尔传感器,霍尔集成电路与分立霍尔元件相比，将霍尔元件和信号处理电路集成在一起，
3、具有更高的灵敏度和精度，更好的温度稳定性。同时各种信号处理电路也使霍尔集成电路的功能更多，是目前用途最为广泛的类磁传感器。 集成霍尔传感器主要由霍尔片和放大器组成，根据不同应用的需要，有的还加了温度补偿电路、稳压电源或施密特触发器及开关电路。,集成霍尔传感器,集成霍尔传感器一般可分为3种：集成线性霍尔传感器(也称位置传感器)、集成霍尔开关和集成霍尔锁存器。它们都具有传感和控制功能。 对本课题要应用的霍尔开关而言，当霍尔器件所在位置的磁场尚未达到工作点之前，器件以高电平输出，当磁场增强到工作点(Bon)时，霍尔片输出的电压U经差分放大器放大后，送至施密特触发器，使之翻转导通，从而使门电路输出端由
4、高电平变为低电平，称此为“开”状态。反之，当磁场减4,N释放点(Bofr)时，门电路输出端截止，则由低电平变为高电平，称为“关”状态。,霍尔开关集成电路,霍尔开关集成电路把稳压器、霍尔电压发生器、信号放大器、信号变换器和输出驱动器都集中在一块芯片上。霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动嚣进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。,霍尔开关集成电路方框图,霍尔开关集成电路的磁滞输出特性,当磁场下降到低于释放点Bof耐，输出信号跳变为“关”状态，再进一步减少磁场，输出信号保持不变。当磁场增加时，增加到释放点Bon时，仍为“
5、关”状态，增加到触发点Bon时输出跳变为“开”状态，再增加仍为“开”状态。这一特性使得输出信号不会因为输入信号的微小波动而发生错误的跳变。在霍尔开关集成电路中，触发点和释放点是霍尔开关集成电路的两个重要特性参数，统称为工作点。,霍尔传感器的工作特点,1、工作电压范围宽：由于其内部已集成有稳压器，故其在45V-24V这样一个较宽的范围内均能正常工作。 2、具有高速响应特性及很高的工作频率：由于产生霍尔电压的条件与所感应磁体的变化速率无关，因而可以用来感应快速物体(磁体)的变化，工作频率可达100kHz。 3、输出信号幅值不变：由于内部开关电路的作用，其输出幅度与感应物体(磁钢)的速度无关，不像常
6、用的磁感应式传感器输出信号的幅度随速度的高低而变化，且低速时易产生信号丢失的现象。,霍尔传感器的工作特点,4、输出高低电平的占空比与磁体的占空比成一定程度的线性关系 5、抗磁场干扰能力强由于器件内部固有的磁滞特性，使得由于外来杂散磁场及本身的抖动而引起的磁场强度的少许变化，不会引发错误的输出信号。,霍尔传感器的触发方式,三种可能触发类型：端部、滑动和隔断式。 端部方式：磁铁靠近或离开传感器正面，这是最简单的触发方式，就像按钮开关一样。 滑动方式：在这种方式下磁铁在传感器正面滑动，预先确定的间隙将磁铁和传感器的正面隔开 隔断方式：磁开关最精确的控制方法，在这种方式中，磁铁和传感器分别刚性的固定在
7、相距固定气隙的组件上，当磁铁和传感器之间的空间未被隔开时，传感器接通。 转速传感器中常用的磁路有背磁式(BackBiased)、多极圆环磁铁式和隔断式等。,背磁式,由永磁铁、霍尔开关集成电路和一高导磁率的齿轮组成，霍尔芯片位于磁铁和齿轮之间。 应用背磁式时，芯片需要使用差分式，这样随着齿轮的旋转，差分式芯片中的一个霍尔盘对着齿，另外一个霍尔盘对着两齿之间的间隙，从而产生差分信号B，由B的值来判断传感器的“开”和“关”。 对于一般的齿轮来说，这种差分式的应用是可行的，但是，对于不规则的齿，这种差分式的应用会出现问题。,背磁式,隔断式,同样由永磁体、霍尔开关集成电路和一高导磁率的叶片组成。方案中使用的磁铁为柱形磁铁，轴向充磁。 当叶片进入磁铁和芯片之间的空气间隙对，加于芯片上的磁场被旁路，芯片处的磁感应强度低于Boff，输出高电平。当叶片离开时，芯片上磁场恢复，磁感应强度高于Bon时，输出低电平。于是，当叶片转动时，芯片将产生相应的脉冲信号。,隔断式方案图,