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基于霍爾效應(yīng)傳感器的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2011-09-20 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/161476.htm

  開(kāi)關(guān)型是磁敏接近式,具有靈活、寬工作電壓范圍和采樣頻率高等特點(diǎn),是一種可靠性高無(wú)接觸清潔型,在位置傳感、旋轉(zhuǎn)測(cè)量等方面得到了廣泛。開(kāi)關(guān)型傳感器主要分單極接近型和雙極鎖存型,其基本原理和不再闡述,以下介紹幾種在位置傳感和旋轉(zhuǎn)測(cè)量中的特殊用法。

  1 雙極性開(kāi)關(guān)型傳感器

  成品霍爾傳感器在芯片封裝時(shí)無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),或用磁體的S極觸發(fā),或用N極觸發(fā),當(dāng)磁體是嵌入固定時(shí),用戶在維護(hù)和更換時(shí)需要對(duì)磁體極性做出判別,應(yīng)用不便。雙極性開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器則無(wú)須判別磁體極性,具有很大的靈活性和方便性。

  1.1 基本原理

  霍爾芯片A3144的某一個(gè)感應(yīng)面為磁體的S極敏感,假設(shè)該面為s面,那么另一面一定是N極敏感,假設(shè)該面叫N面。

  將兩個(gè)開(kāi)關(guān)型霍爾芯片A、B貼近疊放在一起,A芯片在前且s面朝外,B芯片在后且N面朝外,兩芯片的開(kāi)路輸出0a、0b連接作為一個(gè)輸出端,共用同一電源,并封裝在一個(gè)銅質(zhì)羅栓裝置中,芯片的作用面朝向磁體的磁極N或S,結(jié)構(gòu)原理參見(jiàn)圖1。

  1.2 實(shí)現(xiàn)方法 由于A、B芯片前后疊放,磁場(chǎng)要穿過(guò)A芯片作用B芯片的敏感面,顯然B芯片的靈敏度會(huì)有所下降。實(shí)驗(yàn)證明磁體對(duì)底層B芯片的觸發(fā)距離與A芯片相比減少1.5mm左右,為補(bǔ)償B芯片靈敏度的降低,可通過(guò)在其背后襯加一小鐵磁質(zhì)材料的方法來(lái)補(bǔ)償。稀土磁鋼的磁場(chǎng)無(wú)須補(bǔ)償就能夠穿過(guò)A芯片并能作用觸發(fā)B芯片,當(dāng)S極接近傳感器時(shí),A芯片輸出,N極接近傳感器時(shí),B芯片輸出。這樣,無(wú)論磁體的那個(gè)磁極接近傳感器,總有一個(gè)芯片輸出,而對(duì)磁體的極性無(wú)需關(guān)心。雙極性開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須關(guān)心磁體極性,傳感器的互換性強(qiáng),更換維護(hù)方便。不足的是采用兩個(gè)芯片,成本稍有增加,B芯片的作用距離稍微減少。

  2 霍爾效應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)編碼器

  精確測(cè)量旋轉(zhuǎn)角時(shí)常采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn),但在使用環(huán)境惡劣和精度要求不高的場(chǎng)合,使用光電旋轉(zhuǎn)編碼器會(huì)造成系統(tǒng)成本過(guò)高,為提高可靠性一般采用多個(gè)廉價(jià)可靠的開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器按不同的角度位置安裝,用旋轉(zhuǎn)的磁體分別掠過(guò)傳感器的作用面來(lái)采樣。當(dāng)采樣點(diǎn)較多時(shí),這種方法使用的傳感器數(shù)量和信號(hào)線較多,安裝不便,且占用控制系統(tǒng)接口資源較多。

  2.1 基本原理 同雙極性開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器,不同點(diǎn)是A、B兩芯片分別輸出。其中芯片A作為起始”零點(diǎn)”脈沖輸出,芯片B作為旋轉(zhuǎn)角度”順序”脈沖輸出,無(wú)論采樣點(diǎn)是多少,只需安裝一支旋轉(zhuǎn)編碼傳感器,一條四芯電纜線,占用兩個(gè)系統(tǒng)接口,結(jié)構(gòu)原理參見(jiàn)附圖1。

  2.2 實(shí)現(xiàn)方法 安裝磁體時(shí),其中只有一個(gè)比如s極朝向傳感器的作用面,其它磁體N極朝向作用面,當(dāng)磁體旋轉(zhuǎn)時(shí),s極作用開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí),編碼器輸出一個(gè)零點(diǎn)脈沖,而N極作用旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)則是序列脈沖輸出,由控制系統(tǒng)做出判斷和計(jì)量,見(jiàn)附圖1。由于磁體間有較大間隙,零點(diǎn)脈沖與序列脈沖并不重疊,采用兩線輸入,控制系統(tǒng)的軟件處理非常簡(jiǎn)單。

  這種傳感器優(yōu)點(diǎn)是用一個(gè)傳感器代替多個(gè)傳感器,安裝簡(jiǎn)單成本低,采樣點(diǎn)越多,優(yōu)越性越明顯。不足的是兩個(gè)輸出的脈沖寬度與旋轉(zhuǎn)速度有關(guān);采樣點(diǎn)較多時(shí),需要較大直徑的磁體安裝輪。在印刷設(shè)備的程序控制系統(tǒng)中,采用了開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)編碼器,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì),減少了傳感器數(shù)量。

  3 磁偏置霍爾效應(yīng)高速齒輪接近開(kāi)關(guān)

  電容或電感式接近開(kāi)關(guān)由于工作頻率低,難以滿足高速旋轉(zhuǎn)的測(cè)量。而能滿足高速測(cè)量的齒輪傳感器則價(jià)格相對(duì)昂貴??衫瞄_(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器芯片設(shè)計(jì)廉價(jià)的高速霍爾效應(yīng)接近開(kāi)關(guān),參見(jiàn)附圖2。

電容式接近開(kāi)關(guān)相關(guān)文章:電容式接近開(kāi)關(guān)原理
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