霍爾 速度傳感器：霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器

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霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
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霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動(dòng)霍爾元件在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，即把位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)變化信號(hào)的傳感器。
中文名
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
測(cè)量范圍
1～ r/min（1P/R）
輸出波形
矩形脈沖波
電    源
DC　12±0.5V
目錄
1
物理定義
?
原理
?
轉(zhuǎn)速傳感器
2
主要技術(shù)指標(biāo)
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器物理定義
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語(yǔ)音
霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的
導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器原理
霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是：固體材料中的載流子在外加磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭艿铰鍋銎澚Φ淖饔枚管壽E發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場(chǎng)，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場(chǎng)斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差即霍爾電壓。正交電場(chǎng)和電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場(chǎng)和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。大量的研究揭示：參加材料導(dǎo)電過(guò)程的不僅有帶負(fù)電的電子，還有帶正電的空穴。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器
霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動(dòng)霍爾元件在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生霍爾電熱，即把位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電熱變化信號(hào)的傳感器。霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器是小型封閉式轉(zhuǎn)速傳感器。通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與與被測(cè)軸連接當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，供二次儀表使用。該傳感器具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)觸點(diǎn)，啟動(dòng)力矩小等特點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，頻率特性好，并可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器是一種小型封閉式傳感器，具有性能穩(wěn)定、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。其原理是當(dāng)磁力線穿過(guò)傳感器上感應(yīng)元件時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)經(jīng)過(guò)霍爾芯片的放大整形后，成力電信號(hào)供二次儀表使用。使用時(shí)，只要在旋轉(zhuǎn)物體上粘一塊小磁鋼，傳感器固定在離磁鋼一定距離內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)磁鋼S極即可進(jìn)行測(cè)量。霍爾元件測(cè)量誤差及補(bǔ)償霍爾元件在使用中，存在多種因素影響測(cè)量精度，主要原因有兩類(lèi)：半導(dǎo)體制造工藝和半導(dǎo)體固有特性。其表現(xiàn)為零位誤差和溫度而引起的測(cè)量誤差。霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器有幾種不同的結(jié)構(gòu)。磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被 測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性轉(zhuǎn)盤(pán)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近的霍爾傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖，檢測(cè)出現(xiàn)單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可知被測(cè)轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤(pán)上的小磁鐵數(shù)目的多少?zèng)Q定了傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的分辨率。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器主要技術(shù)指標(biāo)
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霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào)幅值：高電平5±0.5V，低電平<0.5V工作條件：環(huán)境溫度0～40℃　相對(duì)濕度：≤85%外形尺寸：?52×109㎜重量：210 g霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量范圍：1Hz~45KHz輸出方式：低電平有效，驅(qū)動(dòng)能力不小于15mA輸出信號(hào)：波形：矩形波幅值：高電平接近供電電源，低電平≤0.5V供電電源：（4.5~24）VDC，（12~18）V最值每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：與貼的磁片數(shù)量一致檢測(cè)距離：≤4mm正常工作條件溫度：-20℃~+80℃相對(duì)濕度：不大于85%大氣壓力：86KPa~106KPa周?chē)鸁o(wú)爆炸性、腐蝕性氣體外形及開(kāi)孔尺寸總長(zhǎng)：L+21.9（不包括輸出導(dǎo)線）外螺紋：M12×1螺紋有效長(zhǎng)度：L，L=50，75，100mm輸出導(dǎo)線：2m 詞條圖冊(cè) 更多圖冊(cè)

霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器

霍爾速度傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感器，具有對(duì)磁場(chǎng)敏感度高、輸出信號(hào)穩(wěn)定、頻率響應(yīng)高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)。它主要是由特定磁極對(duì)數(shù)的永久磁鐵（一般為4或8對(duì)）、霍爾元件、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及輸入/輸出插件等組成。霍爾速度傳感器主要電氣技術(shù)參數(shù)包括:輸出信號(hào)高電壓、低電壓、占空比、周期、上升時(shí)間、下降時(shí)間、周期脈沖數(shù)等,為了保證產(chǎn)品的性能可靠性,必須在出廠前對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行定量測(cè)試。

霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器原理

　　1 。 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器原理
　　由霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器和磁性轉(zhuǎn)盤(pán)組成，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的各種不同結(jié)構(gòu)如圖 1-48 所示。將磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性轉(zhuǎn)盤(pán)便隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近的霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖，檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可知道被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤(pán)上的小磁鐵數(shù)目的多少，將決定傳感器的分辨率。如圖1-48所示。
　　
　　2．磁電式轉(zhuǎn)速傳感器原理
　　磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 1-49 所示。它是由永久磁鐵、線圈、磁盤(pán)等組成。在磁盤(pán)上加工有齒形凸起，磁盤(pán)裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁盤(pán)的凹凸齒形將引起磁盤(pán)與永久磁鐵間氣隙大小的變化，從而使永久磁鐵組成的磁路中磁通量隨之發(fā)生變化。有磁路通過(guò)的感應(yīng)線圈，當(dāng)磁通量發(fā)生突變時(shí)，會(huì)感應(yīng)出一定幅度的脈沖電勢(shì)，其頻率為：
　　
　　3．光電式轉(zhuǎn)速傳感器原理
　　常見(jiàn)的光電式轉(zhuǎn)速傳感器有直射式和反射式兩種。直射式輸入軸與待測(cè)軸相接，光通過(guò)開(kāi)孔圓盤(pán)和縫隙板照射在光敏元件上。開(kāi)孔盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件接受光的次數(shù)等于盤(pán)上的開(kāi)孔數(shù)。若開(kāi)孔數(shù)為m，記錄過(guò)程時(shí)間為t秒，總脈沖數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速為：
　　
　　反射型的光電傳感器如圖1-50所示。其前端部分采用光纖封裝，適應(yīng)微小物體，特別是微小旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量。由于傳感器內(nèi)裝有光源（LED）、感光元件（光電晶體管）以及放大器等，所以體積設(shè)計(jì)得很小，使用方便。光源是經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制的，所以抗干擾性強(qiáng)，還有狀態(tài)顯示，可供用戶測(cè)量時(shí)確認(rèn)工作狀態(tài)。振蕩回路用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率來(lái)點(diǎn)亮光源發(fā)光二極管，采用不穩(wěn)定多諧振蕩方式，振蕩頻率約為7kHz，脈寬約25μs。
　　
　　從光源發(fā)射出來(lái)的脈沖光，經(jīng)過(guò)被檢測(cè)物體的反射，被傳感器的光電晶體管所
　　接受，然后經(jīng)過(guò)交流放大器，被放大到適當(dāng)?shù)碾娖胶螅M(jìn)行檢波和積分，再轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)。然后是波形整形，與一定的直流電壓相比較，高于此值，輸出為Hi，低于此值，輸出為L(zhǎng)o。狀態(tài)指示燈也是，輸出高電平Hi時(shí)，LED點(diǎn)亮，輸出低電平Lo時(shí)， LED不亮，以作為狀態(tài)確認(rèn)用。
　　光電轉(zhuǎn)速傳感器跟計(jì)數(shù)器配套使用，檢測(cè)范圍可達(dá) r/min，誤差為1r/min。
　　4．應(yīng)用舉例
　　（1）霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速
　　圖 1-51 所示是兩種不同結(jié)構(gòu)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。用圖示的方法設(shè)置磁體，使磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，霍爾傳感器固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性盤(pán)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，磁體每經(jīng)過(guò)霍爾傳感器一次，霍爾傳感器便輸出一個(gè)相應(yīng)的電壓脈沖。檢出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可求出被測(cè)轉(zhuǎn)速。例如，在車(chē)輪轉(zhuǎn)軸上裝上磁體，在靠近磁體位置上裝上霍爾傳感器，即可制成車(chē)速表和里程表等。
　　
　　（2）光電式傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速
　　圖1-53為光電轉(zhuǎn)速表的工作原理圖。圖1-53（a）在待測(cè)轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)帶孔的調(diào)制圓盤(pán)，在調(diào)制圓盤(pán)的一邊由發(fā)光元件產(chǎn)生恒定光，光透過(guò)盤(pán)上的小孔到達(dá)由光敏二極管組成的光敏轉(zhuǎn)換器上，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)。若圓盤(pán)上開(kāi) 10 個(gè)小孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過(guò)小孔10次，輸出10個(gè)脈沖信號(hào)，孔越多，測(cè)量的分辨率孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過(guò)小孔10次，輸出10個(gè)脈沖信號(hào)，孔越多，測(cè)量的分辨率越高。測(cè)速也可以采用反射式，只要用白紙畫(huà)上黑道的圓紙貼在旋轉(zhuǎn)體上即可，如圖1-53（b）所示，圖中的1是待測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)，2是發(fā)光元件，3是光敏轉(zhuǎn)換器。
　　
　　以上就是電磁傳感器的工作原理，通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁感應(yīng)圈的磁通量變化導(dǎo)致電流的大小不一樣，從而根據(jù)脈沖計(jì)算出時(shí)間，傳感器在生活中應(yīng)用很廣哦。

霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器原理及算法介紹

　　摘要：本文主要簡(jiǎn)單介紹英飛凌霍爾系列傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域速度檢測(cè)方面的應(yīng)用。
本文引用地址：
　　隨著汽車(chē)電子的發(fā)展,現(xiàn)代汽車(chē)裝配有各種傳感器,如角度傳感器，位置傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器等。這些傳感器將各種輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)化為電信號(hào),用于調(diào)節(jié)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和舒適性系統(tǒng)等。霍爾效應(yīng)是比較理想的磁性感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)用于檢測(cè)速度，位置，角度等。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，魯棒性好，可靠性高，壽命長(zhǎng)，功耗低，溫度范圍廣，抗干擾能力強(qiáng)，耐灰塵油污腐蝕等。
　　工作原理
　　信號(hào)偏移處理
　　在現(xiàn)代汽車(chē)領(lǐng)域，往往要求傳感器模塊工作在-40℃至150℃范圍，有些甚至要求工作在175℃。一方面磁性材料會(huì)受到溫度影響，另外霍爾探頭本身也有溫度效應(yīng)。因此必須對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
　　除溫度影響外，霍爾元件還容易受到機(jī)械應(yīng)力，焊接或者封裝影響，且由于半導(dǎo)體工藝的波動(dòng)造成產(chǎn)品之間存在差異，如霍爾材料或者厚度不均勻等，造成信號(hào)的偏差和漂移。通過(guò)chopper主動(dòng)誤差補(bǔ)償方法可以消除信號(hào)路徑產(chǎn)生的偏移、機(jī)械應(yīng)力對(duì)霍爾探頭影響以及焊接注塑等工藝對(duì)封裝的影響所帶來(lái)的偏差和漂移。
　　霍爾探頭輸出信號(hào)主要由三部分組成：工藝造成的差異，機(jī)械應(yīng)力誤差以及霍爾電壓。這三部分只有霍爾電壓才是有用的信號(hào)，其余部分是需要消除掉的偏差。
　　如圖1所示,在階段1電流自上而下流入霍爾探頭，從右到左采樣霍爾電壓。在階段2電流從左往右流入霍爾探頭，從上往下采樣霍爾電壓。同樣的，在階段3和階段4輸入電流和輸出電壓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°。由圖1可以看出，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電流方法，只是改變了偏差的方向，而不會(huì)改變霍爾電壓的方向。通過(guò)代數(shù)方法很容易消除掉信號(hào)的偏差及漂移。　　

　　信號(hào)處理
　　霍爾速度傳感器主要由電源電壓調(diào)整電路，霍爾探頭，放大器，濾波器，比較器，數(shù)字信號(hào)處理電路，AD轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器等組成。霍爾探頭檢測(cè)到的磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大并經(jīng)過(guò)低通濾波器后由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號(hào)處理電路以及DA轉(zhuǎn)換器組成閉環(huán)回路，信號(hào)數(shù)字化后進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路中，處理電路會(huì)檢測(cè)信號(hào)上升或者下降瞬態(tài)情況并相應(yīng)觸發(fā)輸出信號(hào)，同時(shí)還會(huì)檢測(cè)信號(hào)最大最小值并計(jì)算其平均值，該平均值通過(guò)DA轉(zhuǎn)換后反饋到輸入信號(hào)中用于補(bǔ)償磁場(chǎng)信號(hào)偏移。比較器用于比較磁滯信號(hào)，信號(hào)會(huì)根據(jù)不同磁滯算法進(jìn)行切換。
　　英飛凌霍爾速度傳感器介紹
　　英飛凌以TLE49XX命名霍爾系列傳感器,其中字母E代表汽車(chē)級(jí),I代表工業(yè)級(jí),V代表消費(fèi)級(jí)。數(shù)字49代表霍爾感應(yīng)原理，50代表iGMR感應(yīng)原理，51代表AMR感應(yīng)原理。最后兩位數(shù)字代表其應(yīng)用。英飛凌霍爾速度傳感器可以應(yīng)用在輪速，變速箱速度，凸輪軸和曲軸速度及位置檢測(cè)等。
　　在信號(hào)輸出方面，主要有兩線制電流式和三線制電壓式兩種。兩線制電流式輸出電流信號(hào)在7mA和14mA這兩個(gè)電流上變換。圖2是典型的兩線制電流式傳感器應(yīng)用電路。　　

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