霍爾傳感器應(yīng)用

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1、 第 八 章 ： 第 三 節(jié) 霍 爾 傳 感 器 的 應(yīng) 用 霍 爾 電 勢 是 關(guān) 于 I、 B、 三 個 變量 的 函 數(shù) ， 即 EH=KHIBcos 。 利 用 這個 關(guān) 系 可 以 使 其 中 兩 個 量 不 變 ， 將 第三 個 量 作 為 變 量 ， 或 者 固 定 其 中 一 個量 ， 其 余 兩 個 量 都 作 為 變 量 。 這 使 得霍 爾 傳 感 器 有 許 多 用 途 。 霍 爾 特 斯 拉 計 （ 高 斯 計 ） 霍 爾 元 件 霍 爾 高 斯 計 （ 特 斯 拉 計 ） 的 使 用 霍 爾 元 件磁 鐵 霍 爾 傳 感 器 用 于 測 量 磁 場 強 度 霍 爾

2、元 件測 量 鐵 心 氣 隙 的 B值 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 60 22fn 在 被 測 轉(zhuǎn) 速 的 轉(zhuǎn) 軸 上 安 裝 一 個 齒 盤 ， 也 可 選 取 機械 系 統(tǒng) 中 的 一 個 齒 輪 ， 將 線 性 型 霍 爾 器 件 及 磁 路 系 統(tǒng)靠 近 齒 盤 。 齒 盤 的 轉(zhuǎn) 動 使 磁 路 的 磁 阻 隨 氣 隙 的 改 變 而周 期 性 地 變 化 ， 霍 爾 器 件 輸 出 的 微 小 脈 沖 信 號 經(jīng) 隔 直 、放 大 、 整 形 后 可 以 確 定 被 測 物 的 轉(zhuǎn) 速 。SN線 性 霍 爾磁 鐵 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 原 理 當 齒 對 準 霍 爾 元 件 時 ， 磁 力

3、線 集 中 穿 過 霍爾 元 件 ， 可 產(chǎn) 生 較 大 的 霍 爾 電 動 勢 ， 放 大 、 整形 后 輸 出 高 電 平 ； 反 之 ， 當 齒 輪 的 空 擋 對 準 霍爾 元 件 時 ， 輸 出 為 低 電 平 。 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 在 汽 車 防 抱 死 裝 置（ ABS） 中 的 應(yīng) 用 若 汽 車 在 剎 車 時 車 輪 被 抱 死 ， 將 產(chǎn) 生 危 險 。用 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 來 檢 測 車 輪 的 轉(zhuǎn) 動 狀 態(tài) 有 助于 控 制 剎 車 力 的 大 小 。帶 有 微型 磁 鐵的 霍 爾傳 感 器 鋼 質(zhì) 霍 爾 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 的 其 他 安 裝

4、 方 法 只 要 黑 色 金 屬 旋 轉(zhuǎn) 體 的 表 面 存 在 缺 口 或 突起 ， 就 可 產(chǎn) 生 磁 場 強 度 的 脈 動 ， 從 而 引 起 霍 爾電 勢 的 變 化 ， 產(chǎn) 生 轉(zhuǎn) 速 信 號 。 霍 爾 元 件磁 鐵 霍 爾 式 無 觸 點 汽 車 電 子 點 火 裝 置 采 用 霍 爾 式 無觸 點 電 子 點 火 裝 置能 較 好 地 克 服 汽 車合 金 觸 點 點 火 時 間不 準 確 、 觸 點 易 燒壞 、 高 速 時 動 力 不足 等 缺 點 。 汽 車 點 火 線 圈高 壓 輸 出接 頭 12V低 壓 電 源輸 入 接 頭 霍 爾 式 無 觸 點 汽 車 電 子

5、點 火 裝 置 工 作 原 理 采 用 霍 爾 式 無 觸 點 電 子 點 火 裝 置 無 磨 損 、 點火 時 間 準 確 、 高 速 時 動 力 足 。桑 塔 納 汽 車 霍 爾 式 分 電 器 示 意 圖 1-觸 發(fā) 器 葉 片 2-槽 口 3-分 電 器 轉(zhuǎn) 軸 4-永 久 磁 鐵 5-霍 爾 集 成 電 路 （ PNP型 霍 爾 IC） a） 帶 缺 口 的 觸 發(fā) 器 葉 片 b） 觸 發(fā) 器 葉 片 與 永 久 磁 鐵 及 霍 爾 集成 電 路 之 間 的 安 裝 關(guān) 系 c） 葉 片 位 置 與 點 火 正 時 的 關(guān) 系 霍 爾 式 無 觸 點 汽 車 電 子 點 火 裝 置

6、 (續(xù) ） 當 葉 片 遮 擋 在 霍 爾 IC面 前 時 ， PNP型 霍 爾 IC的 輸 出 為 低 電 平 ，晶 體 管 功 率 開 關(guān) 處 于 導 通 狀 態(tài) ， 點 火 線 圈 低 壓 側(cè) 有 較 大 電 流 通過 ， 并 以 磁 場 能 量 的 形 式 儲 存 在 點 火 線 圈 的 鐵 心 中 。 汽 車 電 子 點 火 電 路 及 波 形 1點 火 開 關(guān) 2達 林 頓 晶 體 管 功 率 開 關(guān) 3點 火 線 圈 低 壓 側(cè) 4點 火 線 圈 鐵 心 5 點 火 線 圈 高 壓 側(cè) 6 分 火 頭 7 火 花 塞 a） 電 路 b） 霍 爾 IC及 點 火 線 圈 高 壓 側(cè)

7、 輸 出 波 形 當 葉 片 槽 口轉(zhuǎn) 到 霍 爾 IC面 前時 ， 霍 爾 IC輸 出跳 變 為 高 電 平 ，經(jīng) 反 相 變 為 低 電平 ， 達 林 頓 管 截止 ， 切 斷 點 火 線圈 的 低 壓 側(cè) 電 流 。由 于 沒 有 續(xù) 流 元件 ， 所 以 存 儲 在點 火 線 圈 鐵 心 中的 磁 場 能 量 在 高壓 側(cè) 感 應(yīng) 出3050kV的 高 電 壓 。 汽 車 電 子 點 火 裝 置 使 用 的 點 火 控 制 器 、 霍 爾 傳 感 器 及 點 火 總 成磁 鐵 點 火 總 成 霍 爾 式 無 刷 電 動 機 霍 爾 式 無 刷 電 動 機 取 消 了 換向 器 和 電

8、刷 ， 而 采 用 霍 爾 元 件 來檢 測 轉(zhuǎn) 子 和 定 子 之 間 的 相 對 位 置 ，其 輸 出 信 號 經(jīng) 放 大 、 整 形 后 觸 發(fā)電 子 線 路 ， 從 而 控 制 電 樞 電 流 的換 向 ， 維 持 電 動 機 的 正 常 運 轉(zhuǎn) 。由 于 無 刷 電 動 機 不 產(chǎn) 生 電 火 花 及電 刷 磨 損 等 問 題 ， 所 以 它 在 錄 像機 、 CD唱 機 、 光 驅(qū) 等 家 用 電 器 中得 到 越 來 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 普 通 直 流 電 動 機 使 用的 電 刷 和 換 向 器 無 刷 電 動 機 在 電 動 自 行 車 上 的 應(yīng) 用 電 動 自 行

9、 車可 充 電電 池 組無 刷 電 動 機 無 刷 電 動 機 在 電 動 自 行 車 上 的 應(yīng) 用 無 刷 直 流 電 動 機的 外 轉(zhuǎn) 子 采 用 高 性 能釹 鐵 硼 稀 土 永 磁 材 料 ；三 個 霍 爾 位 置 傳 感 器產(chǎn) 生 六 個 狀 態(tài) 編 碼 信號 ， 控 制 逆 變 橋 各 功率 管 通 斷 ， 使 三 相 內(nèi)定 子 線 圈 與 外 轉(zhuǎn) 子 之間 產(chǎn) 生 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 矩 ， 具有 效 率 高 、 無 火 花 、可 靠 性 強 等 特 點 。 電 動 自 行 車 的 無 刷 電 動 機 及 控 制 電 路 去 速 度控 制 器 利 用PWM調(diào) 速 光 驅(qū) 用 的 無 刷

10、 電 動 機 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 霍 爾 式 接 近 開 關(guān) 當 磁 鐵 的 有 效 磁 極 接近 、 并 達 到 動 作 距 離 時 ，霍 爾 式 接 近 開 關(guān) 動 作 。 霍爾 接 近 開 關(guān) 一 般 還 配 一 塊釹 鐵 硼 磁 鐵 。 霍 爾 式 接 近 開 關(guān) 用 霍 爾 IC也 能 完 成 接 近 開 關(guān) 的 功 能 ， 但 是 它 只 能用 于 鐵 磁 材 料 的 檢 測 ， 并 且 還 需 要 建 立 一 個 較 強 的 閉合 磁 場 。 在 右 圖 中 ， 當 磁鐵 隨 運 動 部 件 移 動 到 距霍 爾 接 近 開 關(guān) 幾 毫 米 時 ，霍 爾 IC的 輸 出 由 高 電

11、平變 為 低 電 平 ， 經(jīng) 驅(qū) 動 電路 使 繼 電 器 吸 合 或 釋 放 ，控 制 運 動 部 件 停 止 移 動（ 否 則 將 撞 壞 霍 爾 IC）起 到 限 位 的 作 用 。 霍 爾 式 接 近 開 關(guān) 用 于轉(zhuǎn) 速 測 量 演 示 n=60 f4 (r/min)軟 鐵 分 流 翼 片 開 關(guān) 型 霍 爾 IC T 霍 爾 電 流 傳 感 器 將 被 測 電 流 的導 線 穿 過 霍 爾 電 流傳 感 器 的 檢 測 孔 。當 有 電 流 通 過 導 線時 ， 在 導 線 周 圍 將產(chǎn) 生 磁 場 ， 磁 力 線集 中 在 鐵 心 內(nèi) ， 并在 鐵 心 的 缺 口 處 穿過 霍

12、爾 元 件 ， 從 而產(chǎn) 生 與 電 流 成 正 比的 霍 爾 電 壓 。 霍 爾 電 流 傳 感 器 演 示鐵 心 線 性 霍 爾 IC EH=KH IB 所 實 現(xiàn) 的 多 媒 體 界 面 ： 其 他 霍 爾 電 流 傳 感 器 其 他 霍 爾 電 流傳 感 器 （ 續(xù) ） 霍 爾 鉗 形 電 流 表 （ 交 直 流 兩 用 ）壓 舌豁 口 霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示 直 流 200A量 程被 測 電 流 的導 線 未 放 入鐵 心 時 示 值為 零 70.9A 鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵心 可 以 張 開 ， 導 線 由 此 穿 過霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示霍 爾 鉗 形

13、電 流 表 演 示霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示 70.9A 霍 爾 鉗 形 電 流 表 的 使 用被 測 電 流 的 導 線 從 此 處 穿 入鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心手 指 按 下 此 處 ， 將 鉗 形 表 的鐵 心 張 開將 被 測 電 流 導 線 逐 根 夾到 鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心 中 將 空 調(diào) 電 源 的 “ 三 芯 護 套線 ” 夾 到 鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心 中 ，鉗 形 表 的 示 值 為 多 少 ？ 為 什 么 ？ 霍 爾 鉗 形 電 流 表 的 使 用 （ 續(xù) ） 叉 形 鉗 形 表漏 磁 稍 大 ，但 使 用 方 便 用 鉗 形 表 測 量 電 動 機 的 相 電 流 霍 爾 式 電 流諧 波 分 析 儀 被 測 電 流 的諧 波 頻 譜 鐵 心 的 開 合 縫 隙 鐵 心 的 杠 桿 壓 舌 出 去 活 動 一 下