培训班课件(3)—机电一体化系统常用传感器

1、机电一体化系统常用传感器机电一体化系统常用传感器控制基础知识（三）控制基础知识（三） 3.1 3.1 概概 述述 3.1.1 检测系统的组成 （1 1）传感器）传感器 功能：功能：把各种非电量信息转换为电信号，传感器又称把各种非电量信息转换为电信号，传感器又称为为一次仪表一次仪表。传感器相当于人的五官部分（传感器相当于人的五官部分（“电五官电五官”） （2 2）电信号处理系统）电信号处理系统 功能：功能：对转换后的电信号进行测量对转换后的电信号进行测量, ,并进行放大、运算、并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理，通常被转换、记录、指示、显示等处理，通常被称为二次仪表称为二次仪表。 3

2、.1.2 传感器的基本概念 （1 1）传感器的构成）传感器的构成 传感器一般由传感器一般由敏感元件敏感元件、转换元件转换元件和和基本转换电路基本转换电路三三部分组成，如图部分组成，如图3-23-2所示。所示。 敏 感元 件转 换元 件基 本 转 换电 路电 量被 测 量图3-2 传感器的组成框图 1 1）敏感元件敏感元件: : 是一种能够将被测量转换成易于测量的是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置物理量的预变换装置, ,其输入、输出间具有确定的数学关系其输入、输出间具有确定的数学关系（理想的关系（理想的关系线性）。线性）。 如称重传感器中的如称重传感器中的弹性元件弹性元件，将力

3、转换为弹性变形输，将力转换为弹性变形输出。出。 2 2）转换元件转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电：将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。信号（如电阻、电感、电容等）形式。 3 3）基本转换电路基本转换电路：将电信号量转换成便于测量的电量，：将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。如电压、电流、频率等。 (2) (2) 传感器的分类 n按能量变换的功能分：按能量变换的功能分：n 按输出的信号分：按输出的信号分：物理传感器物理传感器化学传感器化学传感器 计数型（二次型计数型（二次型+计数型）计数型） 电压、电流型（热电偶电压、电流型（热电偶,

4、 光电池）光电池） 电感、电容型（可变电容）电感、电容型（可变电容）有接点型（微动开关，接触开关，有接点型（微动开关，接触开关， 行程开关）行程开关）传感器传感器 电阻型（电位器，电阻应变片）电阻型（电位器，电阻应变片）非电量型非电量型二值型二值型电量电量无接点型（光电开关，接近开关）无接点型（光电开关，接近开关）模拟型模拟型数字型数字型代码型（旋转编码器，磁尺）代码型（旋转编码器，磁尺）3.1.3 3.1.3 传感器的基本特性传感器的基本特性 (1) (1) 传感器的静特性传感器的静特性 传感器的静态特性是指传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态下，传当被测量处于稳定状态下，传感器的输入与

5、输出值之间的关系。感器的输入与输出值之间的关系。传感器静态特性的主要传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。 1) 1) 线性度线性度 通常希望输出与输入特性（曲线）为线性，这对标定通常希望输出与输入特性（曲线）为线性，这对标定和数据处理带来方便。但实际的输出与输入特性只能接近和数据处理带来方便。但实际的输出与输入特性只能接近线性，与理论直线有偏差。线性，与理论直线有偏差。 图3-3 传感器的线性度示意图 yFS21max0 xFS1实际曲线2理想曲线yx 传感器的线性度传感器的线性度是指传感器实际输出是指传感器实际输出输

6、入特性曲输入特性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值之比。线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值之比。 式中： 线性度(非线性误差)； max 最大非线性绝对误差； yFS 输出满度值。 %100maxFSLy（3-1） 线性度可用下式计算：线性度可用下式计算：L对于线性传感器来说,它的灵敏度S0是个常数。xyS输入量的变化量输出量的变化量0(3-2) 2）灵敏度。传感器在静态标准条件下,输出变化对输入变化的比值称为灵敏度,用S0表示,即3)迟滞性 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中，输出输入特性曲线的不重合程度称为迟滞性，迟滞性误差一般以满量程输出yFS的百分数表示： %10

7、0FSmHyH式中: Hm输出值在正、反行程间的最大差值。n 迟滞性一般由实验方法确定，如图3-4所示。图3-4 迟滞特性 yFSHm0 xFSyx 4)重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出输入曲线的不一致程度，称为重复性。重复性误差用满量程输出的百分数表示，即100%FSmyRR式中: Rm最大重复性误差。图4-5 重复特性yFS0 xFSxRm1yRm25）分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。6）零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。 (2) 传感

8、器的动态特性 传感器测量动态信号的能力用动态特性表示。动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时间、频率响应范围、临界频率等。 （1 1）新型传感器的开发）新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。3.1.4 传感器的发展方向（2 2）传感器的集成化和多功能化传感器的集成化和多功能化 随着微

9、电子学、微细加工技术和集成化工艺等方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等电路集成一体具有多种功能。（3 3）传感器的智能化）传感器的智能化 “电五官”与“电脑”的相结合，就是传感器的智能化。智能化传感器不仅具有信号检测、转换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上，就成为智能传感器。(4) (4) 传感器的网络化传感器的网络化 主要表现为两

10、个方面：n 一是为了解决现场总线的多样性问题，IEEE1451.2工作组建立了智能传感器接口模块（STIM）标准。n 二是以IEEE802.15.4（Zigbee）为基础的无线传感器网络技术得以迅速发展。 信息的其它短距离无线传输方式：数传模块，蓝牙。 ZigBee技术简介技术简介 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间备之

11、间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。简单的说，数据传输的应用。简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，通讯距是一种高可靠的无线数传网络，通讯距离从标准的离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。到几百米、几公里，并且支持无限扩展。 Zigbee是一个由可多到是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的每个网络节点间的距离可

12、以从标准的75m无限扩展。无限扩展。 与移动通信的与移动通信的CDMA网或网或GSM网不同的是，网不同的是，Zigbee网络主要是为工业网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。每个作可靠，价格低的特点。每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个络节点传过来的数据资

13、料。除此之外，每一个Zigbee网络节点网络节点(FFD)还可在还可在自己信号覆盖的范围内和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点自己信号覆盖的范围内和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。无线连接。nZigBee 的技术特点的技术特点nZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内, 但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点： n(1) 低功耗低功耗: 由于Z

14、igBee的传输速率低,发射功率仅为1mW, 而且采用了休眠模式，功耗低, 因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间, 这是其它无线设备望尘莫及的。 n(2) 成本低：成本低：ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.52.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。 n(3) 时延短时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无

15、线控制(如工业控制场合等)应用。 n (4) 网络容量大： 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。 n (5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙, 避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。 n (6) 安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法, 各个应用可以灵活确定其

16、安全属性。 3.2 速度（转速）传感器本节介绍的主要内容：本节介绍的主要内容：n一、磁电式转速传感器一、磁电式转速传感器n二、测速发电机二、测速发电机n三、舌簧开关三、舌簧开关n四、接近开关四、接近开关n五、霍尔开关五、霍尔开关n六、转速传感器测量电路原理六、转速传感器测量电路原理3.2.1 变磁阻式（磁电式）（1 1）特点）特点 又称为变磁通式传感器。传感器采用电磁感应的原理来达到测速目的，具有输出信号大，不需要放大，抗干扰性能好，不需外接电源，可在烟雾、油气、水气、煤气等恶劣环境中使用等特点。 齿轮材料：应采用导磁率强的金属材料。 （2 2）结构组成及工作原理）结构组成及工作原理1-1-永

17、久磁铁；永久磁铁；2-2-铁芯；铁芯；3-3-感应线圈；感应线圈；4-4-齿轮齿轮 磁电式转速传感器的结构示意图磁电式转速传感器的结构示意图结构组成：结构组成：工作原理：工作原理： 使用时在被测量转速的轴上装一齿轮(正、斜齿轮或带槽圆盘)，将传感器安装在支架上，调整传感器与齿轮顶之间隙为1mm左右。 当轴旋转带动齿轮旋转时，由于齿轮的齿顶与铁芯端部的间隙发生变化，造成磁路中的磁阻发生变化，每转过一个齿，在传感器内部线圈的两端就产生一个脉冲（正弦）信号，轴转动一圈时就产生Z个电压脉冲信号，根据下式就可计算出转速： n(F/Z )60 式中：n被测轴转速，转分； F脉冲频率，Hz； Z齿轮齿数。

18、（3）传感器的正确使用1、输入导线 2、航空插头 3、锁紧螺母4、同定支架 5、磁电传感器 6、199内任意个齿 7、被测轴 R：2025mm T：10.5mm 齿轮材料要求：各种导磁钢铁材料均可。 1）注意安装间隙； 2）注意传感器端部的清洁； 3）在被测轴跳动较大时，应注意适当放大间隙，避免损坏。 常 用 频 率 范 围 ：025KHz 。 故障诊断：航空插头航空插头（5） S-CZ型磁电式转速传感器技术参数：型磁电式转速传感器技术参数： 1）齿轮模数：2 4 ， 齿宽：大于 5mm 2）直流电阻：20015(25) 3）工作温度：-10 +120 4）螺纹规格：16传感器（M161） 5

19、）重 量：约120g 6）安装间隙：15mm 7）转速与输出电压关系（间隙为0.8mm, 60齿，传感器输出电压为峰峰值）： （4 4）信号整形：）信号整形：将传感器输出的交流信号转变成直流方波脉冲信号。通常用运放实现。小松挖掘机发动机转速传感器汽车车速传感器传感器实物图片传感器实物图片 （1 1）分类）分类 交流：同步、异步 直流：他激式、永磁式 （2 2）结构原理）结构原理 测速发电机的结构有多种，但原理基本相同。右图所示为永磁式测速发电机原理电路图。恒定磁通由定子产生，当转子在磁场中旋转时，电枢绕组中即产生交变的电势，经换向器和电刷转换成正比的直流电势。 3.2.2 测速发电机 （3）特

20、性曲线 直流测速机的输出特性曲线如图所示。 直流测速机的输出特性 （4）测速电机的特点测速电机的特点 线性度好，灵敏度高，输出信号大，性能稳定，但由于电刷和换向器的存在，构造较复杂，维护不方便，摩擦阻力矩也较大。一般测量范围为20400r/min。 （5 5）测速电机的应用）测速电机的应用 直流测速发电机在机电控制系统中，主要用作测速和校正元件。在使用中，为了提高检测灵敏度，尽可能把它直接连接到电机轴上。有的电机本身就已安装了测速发电机。 典型应用：沥青混凝土搅拌站冷料供给装置（见图）的电磁调速电机，用于转速反馈。 沥青混凝土搅拌站结构组成冷料供给部分冷料供给部分 常用电机调速方法：变频调速、

21、电磁调速、直流电机调速 带测速电机的电磁调速电机：电磁调速电机结构组成DEC系列电磁调速电机控制器 TKZ-1、TKZ-2系列调速 电动机控制组合装置 与电磁调速电机配套的控制器与电磁调速电机配套的控制器电磁调速电机的工作原理3.2.3 舌簧开关 （1）概述 又称干簧管(reed switch)，是一种由磁场控制的开关，一种能感知磁场的开关型传感器。 特点：动作轻巧，吸合、释放时间短，体积小，重量轻，便于安装使用，价格低。（2）结构组成及原理组成：组成： 1）常开触点 2）簧片（导磁、导电） 3）玻璃管，玻璃管内抽空或充入惰性气体。 工作原理：工作原理： 当磁铁移近舌簧开关时，簧片被磁化，触点

22、闭合，电路接通。（3 3）舌簧开关的应用：）舌簧开关的应用： 1 1）干（磁）干（磁）簧继电器簧继电器（Reed Relay) 组成：干簧管，线圈组成：干簧管，线圈 应用举例：电源的过载保护应用举例：电源的过载保护干簧继电器干簧继电器 2 2）转速检测）转速检测: : 3 3）其他应用举例：）其他应用举例： 液位测量：液位测量：挖掘机冷却水、挖掘机冷却水、油底壳、液压油等液面高度检测。油底壳、液压油等液面高度检测。 车身高度测量：车身高度测量： 运动位置测量：运动位置测量： 舌簧液位传感器3.2.4 接近开关接近开关（1 1）概述）概述 接近开关(Proximity Switch)又称接近传感

23、器，是一种无需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关。当金属/非金属检测体接近开关的感应区域时，开关就能迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程。 接近开关是一种开关型传感器，它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且具有工作可靠、性能稳定、使用寿命长、重复定位精度高、动作速度快、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力及抗干扰能力强等特点。 接近开关是一种理想的电子开关量传感器。即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关（见右图）所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控

24、制系统中可作为限位、计数、测速、定位控制和自动保护环节。机械式行程开关（2 2）接近开关的主要功能）接近开关的主要功能 1）检验距离 检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。 2）尺寸控制 金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。 3）检测物体存在 检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。 4）转速与速度控制 控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生

25、器一起控制转速和转数。 5）计数及控制 检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。 6）检测异常 检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。 7）计量控制 产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。（3 3）接近开关分类）接近开关分类 1）按工作原理： 电磁感应型：用以检测导磁或不导磁金属 电容型：用以检测各种导电或不导电的液体或固体 磁性型：用以检测

26、带磁性的物体 光电型：用以检测所有不透光物质 超声波型：用以检测不透过超声波的物质 2）按供电方式分：直流型和交流型3）按输出型式分： 直流两线制、三线制和四线制；交流两线制和三线制。 直流三线式应用最多，其输出型有NPN和PNP两种。 （4 4）接近开关接近开关的工作原理的工作原理 1 1）电感式（）电感式（涡流式、高频振荡式涡流式、高频振荡式 ） 接近开关由高频振荡电路、振幅检测电路及输出电路高频振荡电路、振幅检测电路及输出电路等部分组成。振荡器中的检测线圈L在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，被测金属表面的磁通密度发生变化而产生感应电流涡流，涡流产生的磁通总是

27、与检测线圈的磁通方向相反。由于涡流的作用，使检测线圈能耗增加，引起振荡电路中的负载加大，振幅降低，以至振荡器停振。反之，当金属物件远离这个作用区时，振荡器又开始振荡。检测电路检测到振荡器的振荡及停振这二种状态后，通过整形放大转换成二进制的开关量电信号，经功率放大后输出。 2 2）电容式接近开关）电容式接近开关 电容式接近传感器由高频振荡器、放大器和输出电路等组成，由传感器的检测面与大地间构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始处于振荡状态。当被测物体接近传感器检测面时，回路的电容量发生变化，使高频振荡器停止振荡。振荡与停振这二种状态转换为电信号经放大器转化成二进制的开关信号。 3 3）磁性磁性接

28、近开关接近开关 这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。 或者采用舌簧开关作为磁敏元件。 4 4）光电式接近开关）光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关（采用红外光）。将发光器件与光接收器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光接收器件接收到反射光后便产生信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 分类：反射式、对射式。 应用举例： 5 5）超声波式接近开关）超

29、声波式接近开关 接近开关以一定的周期发送超声波脉冲，这些脉冲信号遇到被物体后产生反射，接近开关通过比较接收反射信号的时间和发射时间来确定物体到开关的距离。在检测的范围内时，便产生信号输出。 输出形式：开关量、模拟量、继电器触点、串行接口 （5 5）直流三线式接近开关的输出型式）直流三线式接近开关的输出型式n NPN型续流二极管n 1）三极管的导通与截止： 常用三极管： n 2）续流二极管：并联在电感类负载两端，二极管负极接电源正极。断电瞬间为电感类负载提供放电回路，消耗电磁能，防止瞬间产生很高的自感电动势。功能：保护三极管。 常用整流二极管： n PNP型（6 6）接近开关的选型）接近开关的选

30、型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则： 1）当检测体为金属材料时，应选用电感型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。 2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。 3）金属体和非金属体要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。 4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关。 5）无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检

31、测距离、输出形式等各项指标的要求。（7 7）接近开关的其它应用举例）接近开关的其它应用举例 接近开关的符号：如右图所示接近开关的符号：如右图所示常开触点(NO) 常闭触点(NC) （6 6）转速的检测方案：）转速的检测方案：如配料机皮带速度检测如配料机皮带速度检测 NC (normally closed) switchNO (normally open) switch各种输出形式接近开关的接线 交流电机的常用控制电路交流电机的常用控制电路 交流电机的接线：交流电机的接线： 改变转向：改变转向：星角转换起动控制电路直接起动控制电路 拌和设备料门位置检测；拌和设备料门位置检测； 料仓断料报警。料仓

32、断料报警。其它应用：其它应用：3.2.5 霍尔式n 霍尔传感器是基于霍尔效应工作的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应, 但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展, 开始用半导体材料制成霍尔元件, 由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。n 霍尔传感器广泛用于转速、电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。（1）霍尔效应n 当电流垂直于外磁场通过导体或半导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。 基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件霍尔元件。1-电子 2-导体 3

33、-磁铁 4-磁场 5-电源（2）集成霍尔开关n 集成霍尔开关传感器是一种新型的磁敏感器件，它集磁敏霍尔元件和集成电路为一体，具有灵敏可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低以及不怕尘土、油污、湿热等优点。n 霍尔传感器是目前使用最广泛的磁传感器之一。它不仅可以用来测量磁场，还可用于测量电流、速度、位置、角度和转速等物理量，在精密测量、工业自动化控制、汽车电子、家用电器等领域获得广泛应用。应用这种传感器，可简化电路和提高可靠性。 （3）典型集成霍尔开关nCS3000系列霍尔开关(电路组成与美国产UGN3019T相同）n生产厂家：南京新捷中旭微电子有限公司 1）简介 CS3013、302

34、0、3040是由电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于矩形或者柱形磁体下工作。I类的工作温度范围为-40125，可应用于汽车工业和军事工程中。它们有3种封装形式：TO-92UA、TO-92T和TO-92U。. 电源电压范围宽：4.5V24V. 开关速度快，无瞬间抖动。. 工作频率宽（DC100KHz）. 寿命长、体积小、安装方便. 能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口。3 3）典型应用典型应用. 无触点开关 . 位置控制. 转速检测 . 隔离检测. 直流

35、无刷电机 . 电流传感器. 汽车点火器 . 安全报警装置2 2）产品特点）产品特点4 4）功能方框图）功能方框图n组成： 电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路的输出级。5）电特性6）磁特性 （磁场强度B：特斯拉T 1T =1000mT） 7）极限参数8 8）封装形式（单）封装形式（单位：位：mm) ) （4）霍尔开关应用方案n磁铁横向移近/远离霍尔开关。n磁铁纵向（垂直）移近/远离霍尔开关。n圆盘上固定磁铁，与霍尔开关相对。n叶轮+霍尔开关。 汽油机电子点火系汽油机电子点火系 普通电子点火系由信号发生器产生触发或控制点火的信号，经过点火器内部的放大等电路，最后控制大

36、功率三极管的导通与截止，从而控制点火线圈初级电流的通断。当初级电流被切断时，次级绕组中产生高压，通过配电器送达各缸的火花塞上，点燃可燃混合气。霍尔式电子点火系统霍尔式电子点火系统 霍尔信号发生器工作原理如图所示。分电器轴带动触发叶轮转动，当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路末级三极管截止，信号发生器输出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路末级三极管导通，信号发生器输出低电位。叶片不停的转动，信号发生器便不断输出矩形波信号，作为控制信号给点火器，由点火器控制初级电路的通断。（5）霍尔开关实际应用举例1）霍尔开关在摊铺机速度控制系统中的应用。霍尔式车速传感器霍尔式车速传感器 2 2）霍尔转速传感器在汽车）霍尔转速传感器在汽车ABS中的应