3.3.2霍尔传感器测量转速应用（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

●项目—— 速度与位置的测量 ● 任务——霍尔传感器转速测量应用 1 ► 霍尔集成传感器 霍尔传感器转速测量 ● 定义：是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的霍尔传感器。它取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。 特点 由于减少了焊点，因此显著地提高了可靠性 具有体积小、质量轻、功耗低等优点 线性型 开关型 ● 分类 2 ► 霍尔集成传感器——线性霍尔集成传感器 霍尔传感器转速测量 ● 定义：是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。 霍尔元件 恒流源 线性差动放大器 ● 应用： 广泛用于位置、力、质量、厚度、速度、磁场、电流等的测量或控制。 线性型三端霍尔集成电路 3 － ＋ × 稳压 整形 VCC 输出 地 1 2 3 霍尔元件 放大 ● 组成： 它由霍尔元件、放大器、输出晶体管、施密特电路和稳压电源等组成，与线性集成传感器不同之点是增设了施密特电路，通过晶体管的集电极输出。 开关集成传感器 ► 霍尔集成传感器——开关集成霍尔传感器 霍尔传感器转速测量 ► 霍尔集成传感器——开关集成霍尔传感器 － ＋ × 稳压 整形 VCC 输出 地 1 2 3 霍尔元件 放大 ● 开关集成传感器只有一个输出端，是以一定磁场电平值进行开关工作的。由于内设有施密特电路，开关特性具有时滞性，因此有较好的抗噪声效果。 开关集成传感器 霍尔传感器转速测量 ► 霍尔集成传感器——开关集成霍尔传感器 转速测定 里程测定 机械设备的限位开关 按钮开关 电流的检测与控制 位置及角度的检测 保安系统 汽车点火系统 霍尔传感器转速测量 ► 霍尔传感器的应用 01 02 03 激励电流不变，霍尔电势正比于磁场强度，可进行位移、加速度、转速测量。 磁场强度不变时，传感器输出正比于激励电流，可检测与电流有关的物理量，并可直接测量电流。 激励电流与磁场强度都为变量，传感器输出与两者乘积成正比，可测量乘法运算的物理量，如功率。 霍尔传感器转速测量 ● 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。 ► 霍尔传感器的应用——测转角或转速 S N 线性霍尔 磁铁 ● 霍尔转速表 霍尔传感器转速测量 8 在被测体上贴一磁钢，非接触式测量，高可靠，适用于低转速，体积小、安装方便，对环境无要求，适合各种恶劣环境、污浊环境、功耗低，适宜长期工作。 ● 霍尔式转速计 ► 霍尔传感器的应用——测转角或转速 霍尔传感器转速测量 9 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测和保持车轮的转动，有助于控制刹车力的大小和防止侧偏。 ● 霍尔转速传感器在汽车防抱死装置的应用 ► 霍尔传感器的应用——测转角或转速 带有微型磁铁的霍尔传感器 霍尔传感器转速测量 10 霍尔传感器转速测量 弹性元件 霍尔元件 磁路系统 用来感受压力 并把压力转换成为位移量 通常把霍尔元件固定在弹性元件上，当弹性元件产生位移时，将带动霍尔元件在具有均匀梯度的磁场中移动，从而产生霍尔电势的变化，完成将压力（或压差）变换成电量的转换过程。 ► 霍尔传感器的应用——测位移 11 ● 霍尔无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子电路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。 ► 霍尔传感器的应用——霍尔无刷电动机 霍尔传感器转速测量 12 ► 霍尔传感器的应用——霍尔无刷电动机 ● 无刷直流电动机的外转子采用高性能钕铁硼稀土永磁材料； ● 三个霍尔位置传感器产生六个状态编码信号，控制逆变桥各功率管通断，使三相内定子线圈与外转子之间产生连续转矩。 霍尔传感器转速测量 ● 当磁铁的有效磁极接近、并达到动作距离时，霍尔式接近开关动作。霍尔接近开关一般还配一块钕铁硼磁铁。 ► 霍尔传感器的应用——霍尔式接近开关 霍尔传感器转速测量 14 ► 霍尔传感器的应用——霍尔式接近开关 ● 霍尔式接近开关应用于限位 ● 当磁铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔IC的输出由高电平变为低电平，使继电器吸合或释放，控制运动部件停止移动（否则将撞坏霍尔IC），起限位的作用。 霍尔传感器转速测量 ► 任务实施 霍尔传感器转速测量 用霍尔线性电路检测铁磁物体 用霍尔线性电路检测齿口的线路 ● 汽车用霍尔转速计是在霍尔式接近开关线性电路背面偏置一个永磁体。可以检测铁磁物体的缺口进行计数，也可以检测齿轮的齿计数。霍尔元件的输出通过检测电路可以测出齿