传感与检测技术-项目一霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用-1

任务一霍尔式传感器的认识１.速度传感器单位时间内位移的增量就是速度.速度包括线速度和角速度,与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器,我们都统称为速度传感器.２.霍尔式传感器霍尔式传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,广泛应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面.３.霍尔元件的结构及工作原理半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中,磁场方向垂直于薄片,当有电流I流过薄片时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH,这种现象称为霍尔效应.图７-１所示为磁感应强度B＝０时的情况.下一页返回任务一霍尔式传感器的认识作用在半导体薄片上的磁场强度B越强,霍尔电势就越高,如图７-２所示.霍尔电势EH可用下式表示为当磁场垂直于薄片时,电子受到洛伦兹力的作用,向内侧(d侧)偏移,在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势.图７-３所示为霍尔效应演示.４.霍尔元件的主要外特性参数１)最大磁感应强度BM图７-４所示为霍尔元件磁感应强度的线性区域.上一页下一页返回任务一霍尔式传感器的认识２)最大激励电流IM由于霍尔电势随激励电流增大而增大,故在应用中总希望选用较大的激励电流.但激励电流增大,霍尔元件的功耗增大,元件的温度升高,从而引起霍尔电势的温漂增大,因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流,其数值从几毫安至十几毫安不等.５.霍尔集成电路霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类.(１)线性型霍尔集成电路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.较典型的线性型霍尔器件包括U-N３５０１等,如图７-５所示.上一页下一页返回任务一霍尔式传感器的认识(２)开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门(集电极开路输出门)等电路做在同一个芯片上,当外加磁场强度超过规定的工作点时,OC门由高阻态变为导通状态,输出低电平;当外加磁场强度低于释放点时,OC门重新变为高阻态,输出高电平.较典型的开关型霍尔器件包括U-N３０２０等,开关型霍尔集成电路的外形及内部电路如图７-６所示.６.霍尔式传感器的应用霍尔电势是关于I、B、θ三个变量的函数,即EH＝KHIBcosθ.利用这个关系可以使其中两个量不变,将第三个量作为变量,或者固定其中一个量,其余两个量都作为变量.这使得霍尔式传感器有多种用途.霍尔式传感器主要用于测量能够转换为磁场变化的其他物理量,如图７-７、图７-８和图７-９所示.上一页下一页返回任务一霍尔式传感器的认识７.霍尔转速表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.霍尔转速表的原理如图７-１０所示.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,有助于控制刹车时力的大小和防止侧偏.霍尔转速传感器在汽车防抱死装置(ABS)中的应用如图７-１１所示.上一页返回任务二霍尔式传感器在汽车防抱死

装置中的应用电路制作图７-１２所示为霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用电路.按图７-１２将电路焊接在试验板上,认真检查电路,正确无误后接好霍尔传感器和电压表头.前端部分OTC６０８传感器和放大电路按照常规设计即可.电动机部分焊接一个带磁铁的旋转头,模拟汽车防抱死装置中带微型磁铁的电动机部分,以便测量电动机的转速.返回任务三霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用电路调试１.工作原理电动机运转过程中,当磁铁靠近霍尔式传感器时,其２脚输出高电平,VT１截止,输出端OUT输出高电平;当磁铁离开霍尔式传感器时,２脚输出低电平,VT１导通,输出端OUT输出低电平.这样就形成一组脉冲串,该脉冲串被送入计数器等装置进行技术分析后,便可以通过记录脉冲数量来获取电动机的转数.２.调试方法和步骤记录一段时间内,霍尔传感器输出高低电平脉冲串,通过式(７-２)计算出电动机的转速.按照上述步骤进行电路调试,并将结果填在表７-２内.返回图７-１磁感应强度B＝０时的情况返回图７-２磁感应强度B较大时的情况返回图７-３霍尔效应演示返回图７-４霍尔元件磁感应强度的线性区域返回图７-５线性型霍尔器件返回图７-６开关型霍尔集成电路的外形及内部电路返回图７-７测量磁场方向的霍尔高斯计返回图７-８测量磁场强度的霍尔高斯计返回图７-９霍尔传感器