霍尔传感元器件及其应用（连载四）

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:352

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3.2.8 霍尔齿轮传感器

　　用2.2.2.3中介绍的差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图22所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于abs（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。

　　在abs中，速度传感器是十分重要的部件。abs的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是abs中的关键部件之一。

　　在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。

　　（1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。

　　（2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。

　　（3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。

用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。

图22 霍尔速度传感器的内部结构

1.车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器

图23 abs气制动系统的工作原理示意图

3.2.9 旋转传感器

　　按图24所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。

(a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式

图24 旋转传感器磁体设置

由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。

图25的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。

图25 霍尔流量计

由图26可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。

利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。

曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。

图26 霍尔车速表的框图

图27 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定

3.2.10 霍尔位移传感器

　　若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压vh值只由它在该磁场中的位移量z来决定。图28示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在z<2mm时，vh与z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（c）的灵敏度高，但工作距离较小。

图28 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性

用霍尔元件测量位移的优点很多