霍爾傳感元器件及其應(yīng)用（連載四）

發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):356

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3.2.8 霍爾齒輪傳感器

　　用2.2.2.3中介紹的差動(dòng)霍爾電路制成的霍爾齒輪傳感器，如圖22所示,新一代的霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器，廣泛用于新一代的汽車智能發(fā)動(dòng)機(jī)，作為點(diǎn)火定時(shí)用的速度傳感器，用于abs（汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）作為車速傳感器等。

　　在abs中，速度傳感器是十分重要的部件。abs的工作原理示意圖如圖23所示。圖中，1是車速齒輪傳感器；2是壓力調(diào)節(jié)器；3是控制器。在制動(dòng)過(guò)程中，控制器3不斷接收來(lái)自車速齒輪傳感器1和車輪轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)并進(jìn)行處理，得到車輛的滑移率和減速信號(hào)，按其控制邏輯及時(shí)準(zhǔn)確地向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器2發(fā)出指令，調(diào)節(jié)器及時(shí)準(zhǔn)確地作出響應(yīng)，使制動(dòng)氣室執(zhí)行充氣、保持或放氣指令，調(diào)節(jié)制動(dòng)器的制動(dòng)壓力，以防止車輪抱死，達(dá)到抗側(cè)滑、甩尾，提高制動(dòng)安全及制動(dòng)過(guò)程中的可駕馭性。在這個(gè)系統(tǒng)中，霍爾傳感器作為車輪轉(zhuǎn)速傳感器，是制動(dòng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)速度采集器，是abs中的關(guān)鍵部件之一。

　　在汽車的新一代智能發(fā)動(dòng)機(jī)中，用霍爾齒輪傳感器來(lái)檢測(cè)曲軸位置和活塞在汽缸中的運(yùn)動(dòng)速度，以提供更準(zhǔn)確的點(diǎn)火時(shí)間，其作用是別的速度傳感器難以代替的，它具有如下許多新的優(yōu)點(diǎn)。

　�。�1）相位精度高，可滿足0.4°曲軸角的要求，不需采用相位補(bǔ)償。

　�。�2）可滿足0.05度曲軸角的熄火檢測(cè)要求。

　�。�3）輸出為矩形波，幅度與車輛轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。在電子控制單元中作進(jìn)一步的傳感器信號(hào)調(diào)整時(shí)，會(huì)降低成本。

用齒輪傳感器，除可檢測(cè)轉(zhuǎn)速外，還可測(cè)出角度、角速度、流量、流速、旋轉(zhuǎn)方向等等。

圖22 霍爾速度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.車輪速度傳感器2.壓力調(diào)節(jié)器3.電子控制器

圖23 abs氣制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理示意圖

3.2.9 旋轉(zhuǎn)傳感器

　　按圖24所示的各種方法設(shè)置磁體，將它們和霍爾開關(guān)電路組合起來(lái)可以構(gòu)成各種旋轉(zhuǎn)傳感器。霍爾電路通電后，磁體每經(jīng)過(guò)霍爾電路一次，便輸出一個(gè)電壓脈沖。

(a)徑向磁極(b)軸向磁極(c)遮斷式

圖24 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置

由此，可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)物體實(shí)施轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、角度、角速度等物理量的檢測(cè)。在轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)葉輪和磁體，用流體（氣體、液體）去推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，便可構(gòu)成流速、流量傳感器。在車輪轉(zhuǎn)軸上裝上磁體，在靠近磁體的位置上裝上霍爾開關(guān)電路，可制成車速表，里程表等等，這些應(yīng)用的實(shí)例如圖25所示。

圖25的殼體內(nèi)裝有一個(gè)帶磁體的葉輪，磁體旁裝有霍爾開關(guān)電路，被測(cè)流體從管道一端通入，推動(dòng)葉輪帶動(dòng)與之相連的磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)霍爾器件時(shí)，電路輸出脈沖電壓，由脈沖的數(shù)目，可以得到流體的流速。若知管道的內(nèi)徑，可由流速和管徑求得流量�；魻栯娐酚呻娎|35來(lái)供電和輸出。

圖25 霍爾流量計(jì)

由圖26可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)轉(zhuǎn)換，便可得到數(shù)字顯示的車速。

利用鎖定型霍爾電路，不僅可檢測(cè)轉(zhuǎn)速，還可辨別旋轉(zhuǎn)方向，如圖27所示。

曲線1對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)圖（a）,曲線2對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)圖(b)，曲線3對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)圖(c)。

圖26 霍爾車速表的框圖

圖27 利用霍爾開關(guān)鎖定器進(jìn)行方向和轉(zhuǎn)速測(cè)定

3.2.10 霍爾位移傳感器

　　若令霍爾元件的工作電流保持不變，而使其在一個(gè)均勻梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)，它輸出的霍爾電壓vh值只由它在該磁場(chǎng)中的位移量z來(lái)決定。圖28示出3種產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)及其與霍爾器件組成的位移傳感器的輸出特性曲線，將它們固定在被測(cè)系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾微位移傳感器。從曲線可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)（b）在z<2mm時(shí)，vh與z有良好的線性關(guān)系，且分辨力可達(dá)1μm，結(jié)構(gòu)（c）的靈敏度高，但工作距離較小。

圖28 幾種產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)和幾種霍爾位移傳感器的靜態(tài)特性

用霍爾元件測(cè)量位移的優(yōu)點(diǎn)很多