霍爾 速度傳感器：霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
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霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
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霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動霍爾元件在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生霍爾電勢，即把位移信號轉(zhuǎn)換成電勢變化信號的傳感器。
中文名
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器
測量范圍
1～ r/min（1P/R）
輸出波形
矩形脈沖波
電 源
DC 12±0.5V
目錄
1
物理定義
?
原理
?
轉(zhuǎn)速傳感器
2
主要技術(shù)指標(biāo)
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器物理定義
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霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的
導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器原理
霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是：固體材料中的載流子在外加磁場中運(yùn)動時，因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。大量的研究揭示：參加材料導(dǎo)電過程的不僅有帶負(fù)電的電子，還有帶正電的空穴。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器
霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動霍爾元件在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生霍爾電熱，即把位移信號轉(zhuǎn)換成電熱變化信號的傳感器。霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器是小型封閉式轉(zhuǎn)速傳感器。通過聯(lián)軸節(jié)與與被測軸連接當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，供二次儀表使用。該傳感器具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，無觸點，啟動力矩小等特點，使用壽命長，可靠性高，頻率特性好，并可進(jìn)行連續(xù)測量。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器是一種小型封閉式傳感器，具有性能穩(wěn)定、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用溫度范圍寬等優(yōu)點。其原理是當(dāng)磁力線穿過傳感器上感應(yīng)元件時產(chǎn)生霍爾電勢經(jīng)過霍爾芯片的放大整形后，成力電信號供二次儀表使用。使用時，只要在旋轉(zhuǎn)物體上粘一塊小磁鋼，傳感器固定在離磁鋼一定距離內(nèi)，對準(zhǔn)磁鋼S極即可進(jìn)行測量。霍爾元件測量誤差及補(bǔ)償霍爾元件在使用中，存在多種因素影響測量精度，主要原因有兩類：半導(dǎo)體制造工藝和半導(dǎo)體固有特性。其表現(xiàn)為零位誤差和溫度而引起的測量誤差。霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器有幾種不同的結(jié)構(gòu)。磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被 測轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，磁性轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動，固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖，檢測出現(xiàn)單位時間的脈沖數(shù)，便可知被測轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤上的小磁鐵數(shù)目的多少決定了傳感器測量轉(zhuǎn)速的分辨率。
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器主要技術(shù)指標(biāo)
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霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號幅值：高電平5±0.5V，低電平<0.5V工作條件：環(huán)境溫度0～40℃ 相對濕度：≤85%外形尺寸：?52×109㎜重量：210 g霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測量范圍：1Hz~45KHz輸出方式：低電平有效，驅(qū)動能力不小于15mA輸出信號：波形：矩形波幅值：高電平接近供電電源，低電平≤0.5V供電電源：（4.5~24）VDC，（12~18）V最值每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：與貼的磁片數(shù)量一致檢測距離：≤4mm正常工作條件溫度：-20℃~+80℃相對濕度：不大于85%大氣壓力：86KPa~106KPa周圍無爆炸性、腐蝕性氣體外形及開孔尺寸總長：L+21.9（不包括輸出導(dǎo)線）外螺紋：M12×1螺紋有效長度：L，L=50，75，100mm輸出導(dǎo)線：2m
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霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器
霍爾速度傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感器，具有對磁場敏感度高、輸出信號穩(wěn)定、頻率響應(yīng)高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點。它主要是由特定磁極對數(shù)的永久磁鐵（一般為4或8對）、霍爾元件、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及輸入/輸出插件等組成。霍爾速度傳感器主要電氣技術(shù)參數(shù)包括:輸出信號高電壓、低電壓、占空比、周期、上升時間、下降時間、周期脈沖數(shù)等,為了保證產(chǎn)品的性能可靠性,必須在出廠前對這些參數(shù)進(jìn)行定量測試。
霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器原理
1 。 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器原理
由霍爾開關(guān)集成傳感器和磁性轉(zhuǎn)盤組成，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的各種不同結(jié)構(gòu)如圖 1-48 所示。將磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，磁性轉(zhuǎn)盤便隨之轉(zhuǎn)動，固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾開關(guān)集成傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖，檢測出單位時間的脈沖數(shù)，便可知道被測對象的轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤上的小磁鐵數(shù)目的多少，將決定傳感器的分辨率。如圖1-48所示。
2．磁電式轉(zhuǎn)速傳感器原理
磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 1-49 所示。它是由永久磁鐵、線圈、磁盤等組成。在磁盤上加工有齒形凸起，磁盤裝在被測轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，磁盤的凹凸齒形將引起磁盤與永久磁鐵間氣隙大小的變化，從而使永久磁鐵組成的磁路中磁通量隨之發(fā)生變化。有磁路通過的感應(yīng)線圈，當(dāng)磁通量發(fā)生突變時，會感應(yīng)出一定幅度的脈沖電勢，其頻率為：
3．光電式轉(zhuǎn)速傳感器原理
常見的光電式轉(zhuǎn)速傳感器有直射式和反射式兩種。直射式輸入軸與待測軸相接，光通過開孔圓盤和縫隙板照射在光敏元件上。開孔盤旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件接受光的次數(shù)等于盤上的開孔數(shù)。若開孔數(shù)為m，記錄過程時間為t秒，總脈沖數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速為：
反射型的光電傳感器如圖1-50所示。其前端部分采用光纖封裝，適應(yīng)微小物體，特別是微小旋轉(zhuǎn)體的測量。由于傳感器內(nèi)裝有光源（LED）、感光元件（光電晶體管）以及放大器等，所以體積設(shè)計得很小，使用方便。光源是經(jīng)過頻率調(diào)制的，所以抗干擾性強(qiáng)，還有狀態(tài)顯示，可供用戶測量時確認(rèn)工作狀態(tài)。振蕩回路用來產(chǎn)生一個調(diào)制頻率來點亮光源發(fā)光二極管，采用不穩(wěn)定多諧振蕩方式，振蕩頻率約為7kHz，脈寬約25μs。
從光源發(fā)射出來的脈沖光，經(jīng)過被檢測物體的反射，被傳感器的光電晶體管所
接受，然后經(jīng)過交流放大器，被放大到適當(dāng)?shù)碾娖胶螅M(jìn)行檢波和積分，再轉(zhuǎn)換成直流電壓信號。然后是波形整形，與一定的直流電壓相比較，高于此值，輸出為Hi，低于此值，輸出為Lo。狀態(tài)指示燈也是，輸出高電平Hi時，LED點亮，輸出低電平Lo時， LED不亮，以作為狀態(tài)確認(rèn)用。
光電轉(zhuǎn)速傳感器跟計數(shù)器配套使用，檢測范圍可達(dá) r/min，誤差為1r/min。
4．應(yīng)用舉例
（1）霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速
圖 1-51 所示是兩種不同結(jié)構(gòu)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。用圖示的方法設(shè)置磁體，使磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連，霍爾傳感器固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近。當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，磁性盤隨之轉(zhuǎn)動，磁體每經(jīng)過霍爾傳感器一次，霍爾傳感器便輸出一個相應(yīng)的電壓脈沖。檢出單位時間的脈沖數(shù)，便可求出被測轉(zhuǎn)速。例如，在車輪轉(zhuǎn)軸上裝上磁體，在靠近磁體位置上裝上霍爾傳感器，即可制成車速表和里程表等。
（2）光電式傳感器測轉(zhuǎn)速
圖1-53為光電轉(zhuǎn)速表的工作原理圖。圖1-53（a）在待測轉(zhuǎn)軸上固定一個帶孔的調(diào)制圓盤，在調(diào)制圓盤的一邊由發(fā)光元件產(chǎn)生恒定光，光透過盤上的小孔到達(dá)由光敏二極管組成的光敏轉(zhuǎn)換器上，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號。若圓盤上開 10 個小孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過小孔10次，輸出10個脈沖信號，孔越多，測量的分辨率孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過小孔10次，輸出10個脈沖信號，孔越多，測量的分辨率越高。測速也可以采用反射式，只要用白紙畫上黑道的圓紙貼在旋轉(zhuǎn)體上即可，如圖1-53（b）所示，圖中的1是待測轉(zhuǎn)盤，2是發(fā)光元件，3是光敏轉(zhuǎn)換器。
以上就是電磁傳感器的工作原理，通過齒輪轉(zhuǎn)動時磁感應(yīng)圈的磁通量變化導(dǎo)致電流的大小不一樣，從而根據(jù)脈沖計算出時間，傳感器在生活中應(yīng)用很廣哦。
霍爾 速度傳感器：霍爾速度傳感器原理及算法介紹
摘要：本文主要簡單介紹英飛凌霍爾系列傳感器在汽車領(lǐng)域速度檢測方面的應(yīng)用。
本文引用地址：
隨著汽車電子的發(fā)展,現(xiàn)代汽車裝配有各種傳感器,如角度傳感器，位置傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器等。這些傳感器將各種輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)化為電信號,用于調(diào)節(jié)和控制發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和舒適性系統(tǒng)等。霍爾效應(yīng)是比較理想的磁性感應(yīng)技術(shù)，通過檢測磁場及其變化，轉(zhuǎn)化成電信號用于檢測速度，位置，角度等。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單，魯棒性好，可靠性高，壽命長，功耗低，溫度范圍廣，抗干擾能力強(qiáng)，耐灰塵油污腐蝕等。
工作原理
信號偏移處理
在現(xiàn)代汽車領(lǐng)域，往往要求傳感器模塊工作在-40℃至150℃范圍，有些甚至要求工作在175℃。一方面磁性材料會受到溫度影響，另外霍爾探頭本身也有溫度效應(yīng)。因此必須對霍爾傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
除溫度影響外，霍爾元件還容易受到機(jī)械應(yīng)力，焊接或者封裝影響，且由于半導(dǎo)體工藝的波動造成產(chǎn)品之間存在差異，如霍爾材料或者厚度不均勻等，造成信號的偏差和漂移。通過chopper主動誤差補(bǔ)償方法可以消除信號路徑產(chǎn)生的偏移、機(jī)械應(yīng)力對霍爾探頭影響以及焊接注塑等工藝對封裝的影響所帶來的偏差和漂移。
霍爾探頭輸出信號主要由三部分組成：工藝造成的差異，機(jī)械應(yīng)力誤差以及霍爾電壓。這三部分只有霍爾電壓才是有用的信號，其余部分是需要消除掉的偏差。
如圖1所示,在階段1電流自上而下流入霍爾探頭，從右到左采樣霍爾電壓。在階段2電流從左往右流入霍爾探頭，從上往下采樣霍爾電壓。同樣的，在階段3和階段4輸入電流和輸出電壓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°。由圖1可以看出，通過旋轉(zhuǎn)電流方法，只是改變了偏差的方向，而不會改變霍爾電壓的方向。通過代數(shù)方法很容易消除掉信號的偏差及漂移。
信號處理
霍爾速度傳感器主要由電源電壓調(diào)整電路，霍爾探頭，放大器，濾波器，比較器，數(shù)字信號處理電路，AD轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器等組成。霍爾探頭檢測到的磁場信號經(jīng)過放大器放大并經(jīng)過低通濾波器后由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理電路以及DA轉(zhuǎn)換器組成閉環(huán)回路，信號數(shù)字化后進(jìn)入數(shù)字信號處理電路中，處理電路會檢測信號上升或者下降瞬態(tài)情況并相應(yīng)觸發(fā)輸出信號，同時還會檢測信號最大最小值并計算其平均值，該平均值通過DA轉(zhuǎn)換后反饋到輸入信號中用于補(bǔ)償磁場信號偏移。比較器用于比較磁滯信號，信號會根據(jù)不同磁滯算法進(jìn)行切換。
英飛凌霍爾速度傳感器介紹
英飛凌以TLE49XX命名霍爾系列傳感器,其中字母E代表汽車級,I代表工業(yè)級,V代表消費(fèi)級。數(shù)字49代表霍爾感應(yīng)原理，50代表iGMR感應(yīng)原理，51代表AMR感應(yīng)原理。最后兩位數(shù)字代表其應(yīng)用。英飛凌霍爾速度傳感器可以應(yīng)用在輪速，變速箱速度，凸輪軸和曲軸速度及位置檢測等。
在信號輸出方面，主要有兩線制電流式和三線制電壓式兩種。兩線制電流式輸出電流信號在7mA和14mA這兩個電流上變換。圖2是典型的兩線制電流式傳感器應(yīng)用電路。
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