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一粒金砂(中级)

霍尔元件在汽车电子上的应用 [复制链接]

带有防抱死制动系统(ABS)、驱动防滑砖控制(ASR)、四轮驱动或带有电子稳定性程序(ESP)的汽车,除了车轮传感器外都装有霍尔加速度传感器,以测量汽车行驶时的纵向和横向的加速度。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高,耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用了各种补偿以及保护措施的霍尔器件的工作温度范围更宽。

按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。

在霍尔加速度传感器中使用“弹性”固定的弹簧——质量系统。霍尔加速度传感器有一个竖放的带状弹簧,一端夹紧,另一端固定着永久磁铁,以作为震动质量。在永久磁铁上面是带有信号处理集成电路的霍尔传感器,在下面有一块铜阻尼板。

如果传感器感受到横向加速度,则传感器的弹簧质量系统离开它的静止位置而便宜。便宜程度与加速度大小有关。运动的磁铁在Hal元件中产生霍尔电压,经过信号处理电路处理后输出信号电压,它随加速度增加而线性增加。加速度范围约在±1Gs,传感器频率很低,只有几赫兹,并由点动力阻尼作用。

汽车上常用的转速传感器主要有发动机转速传感器、车速传感器和车轮轮速传感器等。霍尔转速传感器在测量转速时,被测量转子部件会经过传感器的前端,引起磁场的相应变化,如图a所示。当运动部件穿过霍尔元件产生磁力线较为分散的区域时,磁场相对较弱,如图b所示。当穿过产生磁力线较为集中的区域时,磁场就相对较强。霍尔式转速传感器就是通过磁力线密度的变化,在磁力线穿过传感器上的感应元件时产生霍尔电压。霍尔式转速传感器的霍尔元件在产生霍尔电压后,会将其转换为交变电压信号,最后传感器的内置电路会将信号调整和放大,输出矩形脉冲信号。

霍尔式转速传感器的测量必须配合磁场的变化,因此在霍尔转速传感器测量非磁铁材质的设备时,需要事先在旋转物体上安装专门的磁铁物质,用在改变传感器周围的磁场,这样霍尔转速传感器才能准确捕捉到物质的运动状态。汽车测速大多用双极锁存型霍尔元件,HXS41HKUA、HX41F-N是为了防止运动过快的情况下不丢失信号。

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