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    霍爾傳感器的應用  1.電流傳感器  由于通電螺線管內部存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導線中電流的大小。
    霍爾傳感器的應用

    霍爾傳感器的應用

    http://www.puckprob.com/ 西安豐瑞電子科技有限公司 2017年12月6日 19:57 
    霍爾傳感器的應用

      1.電流傳感器

      由于通電螺線管內部存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。

      

      霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示,標準圓環鐵芯有一個缺口,將霍爾傳感器插入缺口中,圓環上繞有線圈,當電流通過線圈時產生磁場,則霍爾傳感器有信號輸出。

      2.位移測量

      如圖7所示,兩塊永久磁鐵同極性相對放置,將線性型霍爾傳感器置于中間,其磁感應強度為零,這個點可作為位移的零點,當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時,傳感器有一個電壓輸出,電壓大小與位移大小成正比。

      

      如果把拉力、壓力等參數變成位移,便可測出拉力及壓力的大小,如圖8所示,是按這一原理制成的力傳感器。

      

      二)開關型霍爾傳感器主要用于測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。

      1.測轉速或轉數

      如圖9所示,,在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,圓盤旋轉一周,霍爾傳感器就輸出一個脈沖,從而可測出轉數(計數器),若接入頻率計,便可測出轉速。

      

      如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規律地布置在軌道上,當裝在運動車輛上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

      2.各種實用電路

      開關型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬,工作可靠,價格便宜,因此獲得極為廣泛的應用。下面列舉兩個實用電路加以說明:

      電路1 防盜報警器

      

      如圖10所示,將小磁鐵固定在門的邊緣上,將霍爾傳感器固定在門框的邊緣上,讓兩者靠近,即門處于關閉狀態時,磁鐵靠近霍爾傳感器,輸出端3為低電平,當門被非法撬開時,霍爾傳感器輸出端3為高電平,非門輸出端Y為低電平,繼電器J吸合,Ja閉合,蜂鳴器得電后發出報警聲音。

      電路2 公共汽車門狀態顯示器

      

      使用霍爾傳感器,只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關好的指示器,例如公共汽車的三個門必須關閉,司機才可開車。電路如圖11所示,三片開關型霍爾傳感器分別裝在汽車的三個門框上,在車門適當位置各固定一塊磁鋼,當車門開著時,磁鋼遠離霍爾開關,輸出端為高電平。若三個門中有一個未關好,則或非門輸出為低電平,紅燈亮,表示還有門未關好,若三個門都關好,則或非門輸出為高電平,綠燈亮,表示車門關好,司機可放心開車。

      霍爾傳感器技術應用于汽車工業

      霍爾傳感器技術在汽車工業中有著廣泛的應用,包括動力、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動系統。為了滿足不同系統的需要,霍爾傳感器有開關式、模擬式和數字式傳感器三種形式。

      霍爾傳感器可以采用金屬和半導體等制成,效應質量的改變取決于導體的材料,材料會直接影響流過傳感器的正離子和電子。制造霍爾元件時,汽車工業通常使用三種半導體材料,即砷化鎵、銻化銦以及砷化銦。常用的半導體材料當屬砷化銦。

      霍爾傳感器的形式決定了放大電路的不同,其輸出要適應所控制的裝置。這個輸出可能是模擬式,如加速位置傳感器或節氣門位置傳感器,也可能是數字式。如曲軸或凸輪軸位置傳感器。

      當霍爾元件用于模擬式傳感器時,這個傳感器可以用于空調系統中的溫度表或動力控制系統中的節氣門位置傳感器;魻栐c微分放大器連接,放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉軸上,軸在旋轉時,霍爾元件上的磁場加強。其產生的霍爾電壓與磁場強度成比例。

      當霍爾元件用于數字信號時,例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器,必須首先改變電路;魻栐c微分放大器連接,微分放大器與施密特觸發器連接。在這種配置中。傳感器輸出一個開或關的信號。在多數汽車電路中,霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號電路接地。要完成這項工作,需要一個NPN晶體管與施密特觸發器的輸出連接。磁場穿過霍爾元件,一個觸發器輪上的葉片在磁場和霍爾元件之間通過。

     

      霍爾傳感器應用于出租車計價器

      霍爾傳感器在出租車計價器上的應用:通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號,送到單片機,經處理計算,送給顯示單元,這樣便完成了里程計算。檢測原理,P3.2口作為信號的輸入端,內部采用外部中斷0,車輪每轉一圈(設車輪的周長是1 m),霍爾開關就檢測并輸出信號,引起單片機的中斷,對脈沖計數,當計數達到1 000次時,也就是1 km,單片機就控制將金額自動增加。

      每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次,當里程計數器對里程脈沖計滿1 000次時,就有程序將當前總額累加,使微機進入里程計數中斷服務程序中。在該程序中,需要完成當前行駛里程數和總額的累加操作,并將結果存入里程和總額寄存器中。

      霍爾電流傳感器在變頻器中的應用

      在有電流流過的導線周圍會感生出磁場,再用霍爾器件檢測由電流感生的磁場,即可測出產生這個磁場的電流的量值。由此就可以構成霍爾電流、電壓傳感器。因為霍爾器件的輸出電壓與加在它上面的磁感應強度以及流過其中的工作電流的乘積成比例,是一個具有乘法器功能的器件,并且可與各種邏輯電路直接接口,還可以直接驅動各種性質的負載。因為霍爾器件的應用原理簡單,信號處理方便,器件本身又具有一系列的獨特優點,所以在變頻器中也發揮了非常重要的作用。

      在變頻器中,霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應時間短于1μs,因此,出現過載短路時,在晶體管未達到極限溫度之前即可切斷電源,使晶體管得到可靠的保護。

      霍爾電流傳感器按其工作模式可分為直接測量式和零磁通式,在變頻器中由于需要精準的控制及計算,因此選用了零磁通方式。將霍爾器件的輸出電壓進行放大,再經電流放大后,讓這個電流通過補償線圈,并令補償線圈產生的磁場和被測電流產生的磁場方向相反,若滿足條件IoN1=IsN2,則磁芯中的磁通為0,這時下式成立:

      Io=Is(N2/N1)

      式中,Io為被測電流,即磁芯中初級繞組中的電流,N1為初級繞組的匝數,Is為補償繞組中的電流,N2為補償繞組的匝數。由上式可知,達到磁平衡時,即可由Is及匝數比N2/N1得到Io。

      霍爾電流傳感器的特點是可以實現電流的“無電位”檢測。即測量電路不必接入被測電路即可實現電流檢測,它們靠磁場進行耦合。因此,檢測電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測過程中,檢測電路與被檢電路互不影響。


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