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電機(jī)用霍爾傳感器：電機(jī)上用的霍爾元件ic芯片有哪些？
原標(biāo)題：電機(jī)上用的霍爾元件ic芯片有哪些？
根據(jù)人民對(duì)生活質(zhì)量的高要求，家電的節(jié)能、噪聲、環(huán)保等慢慢成為人們購買電器的一個(gè)重要因素，新型直流無刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，低噪音、環(huán)保、低能耗的特點(diǎn)使其成為家電電機(jī)的首選。
無刷直流電機(jī)使用永磁轉(zhuǎn)子將所需數(shù)量的霍爾傳感器設(shè)備放置在定子的適當(dāng)位置。其輸出與定子繞組的相應(yīng)電源電路相連。當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過霍爾傳感器裝置附近時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)使勵(lì)磁霍爾傳感器裝置輸出電壓打開定子繞組電源電路，向相應(yīng)的定子繞組供電，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性相同的磁場(chǎng)，并排斥轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。在下一個(gè)位置，前一個(gè)位置的霍爾傳感器裝置停止工作，下一個(gè)霍爾傳感器裝置打開，使下一個(gè)繞組通電，產(chǎn)生排斥磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣一個(gè)循環(huán)來維持馬達(dá)的工作。
在這里，霍爾傳感器裝置作為位置傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置。它的輸出使定子繞組電源電路通斷，同時(shí)也起開關(guān)的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極離開時(shí)，前霍爾傳感器裝置停止工作，下一個(gè)裝置開始工作，使轉(zhuǎn)子磁極始終面對(duì)推斥磁鐵。磁場(chǎng)和霍爾傳感器器件起到了定子電流換向的作用。
無刷電機(jī)中的霍爾傳感器裝置可采用me3144霍爾元件ic芯片。霍爾傳感器通常與外部放大器電路連接，霍爾傳感器電路直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組，大大簡化了電路。霍爾傳感器開關(guān)鎖定電路直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)磁場(chǎng)刺激鐵磁材料時(shí)，由于其高磁導(dǎo)率、低磁阻，磁力線集中在材料中。當(dāng)材料平均時(shí)，磁力線的分布也是平均的。如果材料中有缺陷，如缺陷處有裂紋、孔等，則磁力線會(huì)彎曲，局部磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生畸變。這種畸變可以通過霍爾傳感器探頭、位置、性能(孔或裂紋)和尺寸(如深度、寬度等)來檢測(cè)。該缺陷可以通過數(shù)據(jù)處理來識(shí)別。
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電機(jī)用霍爾傳感器：直流無刷電機(jī)控制器中的霍爾傳感器是做什么用的
直流電機(jī)控制板里面的霍爾傳感器是用來檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度用的。在有些應(yīng)用的場(chǎng)合，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，要保證電機(jī)在某個(gè)速度下面保持不變，所以就要加一個(gè)檢測(cè)速度的傳感器進(jìn)行反饋，主控板根據(jù)檢測(cè)的速度值來輸出不同的控制脈沖信號(hào)，最終達(dá)到快速調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。也叫做霍爾編碼器。
編碼器的分類
從編碼器檢測(cè)原理上來分，還可以分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式、電容式。常見的是光電編碼器和霍爾編碼器。光電編碼器是屬于光學(xué)式編碼器，而霍爾編碼器則屬于磁式編碼器。
編碼器的原理
1、光電編碼器的原理解析
光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)字量的傳感器。由光電碼盤和光電檢測(cè)裝置組成。光電碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形的小孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號(hào)，通過兩路輸出信號(hào)，可判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
2、霍爾編碼器的原理解析
霍爾編碼器則是一種通過磁電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。霍爾編碼器由霍爾碼盤和霍爾傳感器組成。霍爾碼盤在一定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。霍爾碼盤與電機(jī)同軸，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件檢測(cè)輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號(hào)，通過兩路輸出信號(hào)，可判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
兩種編碼器的檢測(cè)原理是一樣的，都是通過輸出A,B相的方波信號(hào)來檢測(cè)。只不過光電式的編碼器精度要比霍爾式編碼器的精度高許多。
簡單的檢測(cè)原理示意圖：
如何計(jì)算轉(zhuǎn)速？
計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速都是通過檢測(cè)輸出脈沖的個(gè)數(shù)來進(jìn)行計(jì)算的。其大概原理是：比如一個(gè)500線的電機(jī)（轉(zhuǎn)一圈會(huì)輸出500個(gè)脈沖），只要通過單片機(jī)定時(shí)器設(shè)定一個(gè)固定的檢測(cè)時(shí)間，假如定時(shí)1S的時(shí)間，然后通過單片機(jī)的外部中斷或者輸入捕獲等方式獲得1S鐘內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，假如1S內(nèi)檢測(cè)到1000個(gè)高電平（1000個(gè)脈沖），那么就代表了電機(jī)剛好轉(zhuǎn)過兩圈，這時(shí)就可以根據(jù)輪子的直徑來算出其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速了。
為了提高檢測(cè)精度，你還可以通過同時(shí)檢測(cè)AB相兩路輸出的高低電平，具體和檢測(cè)一路的原理類似。
總結(jié)：在電機(jī)加裝一個(gè)霍爾傳感器無非就是為了測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速來使用的，一般傳感器可以給控制器提供一個(gè)反饋的信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)就可以進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，形成一個(gè)閉環(huán)控制方式。
電機(jī)用霍爾傳感器：霍爾傳感器在BLDC電機(jī)上的應(yīng)用解析
描述
在工業(yè)大多數(shù)的電能損耗來自大型電機(jī)和固定速度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因此，能效運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)未來實(shí)際負(fù)載需求應(yīng)用。BLDC電機(jī)滿足這一要求通過電子換向和調(diào)速控制。電機(jī)磁極繞組換向在最佳的轉(zhuǎn)子位置的是非常重要的，用于減少電損耗當(dāng)使用可變轉(zhuǎn)速和負(fù)載的情況。本文討論了不同的霍爾傳感器布置和一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
轉(zhuǎn)子位置反饋可靠性是很重要的，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。它允許定子繞組精確的換相，最大限度地減少電機(jī)電損耗。通常在120?相移UVW信號(hào)用于激活BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的換向。不同的選項(xiàng)are available today to generate the UVW signals.可產(chǎn)生UVW信號(hào)。
這可以使用霍爾傳感器或開關(guān)，可以組裝在繞組中或安裝在一個(gè)小的PCB上面；計(jì)算軟件基于反電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)從定子繞組；連接在電機(jī)軸上的光學(xué)或磁編碼器；或先進(jìn)的單片光學(xué)或磁編碼器芯片集成motorhousing.電機(jī)外殼當(dāng)中。
霍爾傳感器或開關(guān)廣泛用于BLDC電機(jī)，由于其低元件成本。這種方法需要有效的算法來計(jì)算UVW，從測(cè)得的反向電動(dòng)勢(shì)。同時(shí)快速微處理器或DSP需要減少執(zhí)行時(shí)間和減少額外的延遲時(shí)間。這種方法的局限，UVW信號(hào)的產(chǎn)生可以在快速負(fù)載變化，在低轉(zhuǎn)速和在同步操作上觀看到。硬件中檢測(cè)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置被認(rèn)為是the most reliable option. Attaching an optical ormagnetic encoder unit to the BLDC最可靠的選擇。連接在BLDC電機(jī)上的光學(xué)或磁性編碼器是有利的，當(dāng)需要高精度動(dòng)態(tài)定位，如果motor is advantageous when very high precisiondynamic positioning is required andif the application is not cost sensitive.應(yīng)用對(duì)成本不敏感。
霍爾傳感器用于換向
在一個(gè)BLDC電機(jī)使用三個(gè)分離的霍爾傳感器/開關(guān)產(chǎn)生UVW信號(hào)基于傳感器的安裝位置，無論是在定子繞組，或組裝在小PCB上，0?，120?和240?，位置相對(duì)轉(zhuǎn)子永磁體。在某些情況下，一個(gè)磁極環(huán)連接到軸可以用。圖1的左邊顯示了三個(gè)霍爾傳感器/開關(guān)的機(jī)械位置，resulting UVW signals generated. The positionaccuracy of the UVW signals in relation用于UVW信號(hào)的產(chǎn)生。UVW信號(hào)定位精度與關(guān)的to the actual rotor position轉(zhuǎn)子實(shí)際位置depends on the mounting取決于安裝tolerances and matching of公差與配合霍爾傳感器/開關(guān)的靈敏度和穩(wěn)定性。磁場(chǎng)變化很多，由于a lotover temperature， rotor超溫，轉(zhuǎn)子速度和操作壽命（永磁老化），位置誤差很容易累加to +/-3? or more.+/ - 3?或更多。
另一種方法使用四個(gè)集成霍爾傳感器并且信號(hào)調(diào)理生成正弦/余弦信號(hào)，其中在360?
選擇磁/光學(xué)電機(jī)編碼
圖 1： BLDC電機(jī)位置檢測(cè)的選擇用于換向
現(xiàn)代混合信號(hào)集成的研究進(jìn)展，讓霍爾陣列加上所有的正弦/余弦信號(hào)調(diào)理和插值用于絕對(duì)位置，能夠在一個(gè)編碼器IC集成。代替the threediscrete Hall sensor/switches， a single三個(gè)分離的霍爾傳感器/開關(guān)，一個(gè)單一的5x5mm封裝可以組裝在同一個(gè)PCB （see igure 1）.PCB上（參圖1）。
該Z信號(hào)標(biāo)志轉(zhuǎn)子的零位置，允許從ABZ信號(hào)以簡單的方法計(jì)算電機(jī)的絕對(duì)位置，control or motion control system.在電機(jī)控制和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
從絕對(duì)位置也可以產(chǎn)生增量ABZ信號(hào)可用于監(jiān)測(cè)快速位置變化，以非常低的延遲。圖2顯示了上/下AB信號(hào)編碼，用于增量操作。當(dāng)電機(jī)的方向反轉(zhuǎn)AB信號(hào)改變其相移。該Z信號(hào)標(biāo)志轉(zhuǎn)子的零位置，允許從ABZ信號(hào)以簡單的方法計(jì)算電機(jī)的絕對(duì)位置，control or motion controlsystem.在電機(jī)控制或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
圖2： 通過正弦/余弦產(chǎn)生UVW和ABZ
With a sine/cosineto UVW interpolation用正弦/余弦到UVW，插值unit the commutation signals can be單元的換向信號(hào)可以產(chǎn)生兩個(gè)，四個(gè)或多個(gè)磁極BLDC-motor types. In this case eachBLDC電機(jī)類型。在這種情況下，每個(gè)commutation signal is shifted by 60? in換向信號(hào)偏移了60?phase. It can be used to control directly相位。它可以直接控制the BLDC-driver unit for block commutation.
BLDC驅(qū)動(dòng)單元用于塊換向。它也可以通過電機(jī)控制器用來產(chǎn)生正弦波換向。一個(gè)集成的單芯片磁編碼器通常有多輸出選項(xiàng)，用于電機(jī)控制器或高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制器。但進(jìn)展遠(yuǎn)落后于當(dāng)前的需求。
提出了通過單芯片編碼器集成
單芯片編碼器一體化的進(jìn)展，使一個(gè)完整的“片上系統(tǒng)”具有多個(gè)輸出選擇用于BLDC電機(jī)。圖3顯示了BLDC電機(jī)反饋選項(xiàng)，以iC-MH8作為一個(gè)例子。在頂部的UVW其他信號(hào)的輸出選項(xiàng)設(shè)置，例如絕對(duì)位置通過SSI / BiSS接口，
圖3： 絕對(duì)磁編碼器電機(jī)控制帶輸出選項(xiàng)
芯片上的正弦/余弦信號(hào)放大到to 1 Vpp andprovided through a diferential1 Vpp，并且通過一個(gè)差分模擬輸出驅(qū)動(dòng)器，用于analogue output driver for external monitoring外部監(jiān)測(cè)或獨(dú)立的插補(bǔ)。他們也被用于12位實(shí)時(shí)正弦數(shù)字轉(zhuǎn)換器/插補(bǔ)器，以一個(gè)非常低時(shí)間延遲1μs.，小于1μS。
12位提供了一個(gè)小于0.1?的分辨率。一個(gè)絕對(duì)位置可讀出通過串行SSI（同步串行接口）或BiSS接口（雙向同步串行接口）的運(yùn)動(dòng)控制器。一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)的SSI / BISS提供高速串行接口，也用于生產(chǎn)線配置。如果需要，集成的RS422線路驅(qū)動(dòng)器支持長電纜到電機(jī)或運(yùn)動(dòng)控制器。ABZ信號(hào)以2MHz的頻率更新并且延遲時(shí)間小于the 1μs. The zero position can be programmed in1μS。零位可編程256 steps （1.4?） for the incremental and 192steps256步（1.4?）用于增量，192步（1.8°）用于UVW接口。
也很重要的是要有設(shè)置和調(diào)理模擬信號(hào)的能力。這需要一個(gè)高質(zhì)量編碼器輸出信號(hào)。選擇BLDC電機(jī)換向磁極設(shè)置，可用于各種不同的電機(jī)設(shè)備類型。可調(diào)設(shè)置存儲(chǔ)在編碼器芯片的RAM并且能夠編程到片內(nèi)非易失性ROM中，上電后可讀。
光集成也可能
磁性編碼器芯片能夠更好的用于非常苛刻，灰塵和嚴(yán)格的環(huán)境。然而光單片編碼器芯片帶換向輸出通過光學(xué)系統(tǒng)集成同樣變?yōu)榭赡堋Ｆ湫阅芨咭恍珜?duì)比表明，兩種技術(shù)齊頭并進(jìn)。圖4顯示了兩個(gè)單芯片光學(xué)編碼器帶增量和UVW輸出。這里的分辨率定義是碼盤確定的，并且使用三個(gè)光學(xué)傳感器用于產(chǎn)生UVW。電機(jī)的極對(duì)數(shù)定義是碼盤設(shè)計(jì)確定的。例如，四個(gè)光電二極管陣列可以提供高達(dá)20，000CPR用一個(gè)直徑33.2mm的碼盤。特殊的封裝如optoQFN符合這個(gè)光學(xué)解決方案需要。
現(xiàn)在的混合信號(hào)集成能力可以提供可靠、高度靈活單片編碼器芯片，并且可配置磁編碼器反饋選項(xiàng)具有12位分辨率。這與傳統(tǒng)的霍爾傳感器/開關(guān)系統(tǒng)相比較，具有高性能集成到電機(jī)殼體。在光學(xué)編碼器帶有集成的UVW輸出選擇，也是單芯片解決方案的發(fā)展趨勢(shì)。這些趨勢(shì)支持增強(qiáng)性能提高電機(jī)電子換向的能量效率，通過最好的電機(jī)反饋解決方案。
圖 4： 光學(xué)單芯片電機(jī)編碼器芯片帶UVW換向
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電機(jī)用霍爾傳感器：霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用？霍爾傳感器怎么分類的
說起霍爾傳感器，相信很多朋友都沒聽說過，它在我們的生活中應(yīng)用的非常廣，那么，問題來了，霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用?接下來不妨跟小編來看看吧。
霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用
霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用
霍爾器件用于檢測(cè)電機(jī)的電樞電流，特點(diǎn)是非接觸式電流采樣，對(duì)原點(diǎn)路影響小，功耗較小，可測(cè)量直流或交流信號(hào)，精度和線性度較好。
霍爾元件只是一個(gè)磁場(chǎng)傳感器，作用是檢測(cè)磁極的位置，由于霍爾測(cè)出的結(jié)果只是脈沖，起到控制無刷電機(jī)速度的作用。 動(dòng)車電機(jī)一般有3個(gè)霍爾，依次放在一起，便于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使起步力氣更大。
霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用
霍爾傳感器怎么分類的
霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。
(一)開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
(二)線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測(cè)量。.
開關(guān)型
其中BOP為工作點(diǎn)“開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度，BRP為釋放點(diǎn)“關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn)Bop時(shí)，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn)Bop以下時(shí)，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn)BRP時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健op與BRP之間的滯后使開關(guān)動(dòng)作更為可靠。
鎖鍵型
當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn)Bop時(shí)，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌?chǎng)撤消后，其輸出狀態(tài)保持不變(即鎖存狀態(tài))，必須施加反向磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到BRP時(shí)，才能使電平產(chǎn)生變化。
線性型
輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，在B1～B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度超出此范圍時(shí)則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。
開環(huán)式電流傳感器
由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場(chǎng)，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測(cè)量出磁場(chǎng)，從而確定導(dǎo)線中電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不與被測(cè)電路發(fā)生電接觸，不影響被測(cè)電路，不消耗被測(cè)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，標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)鐵芯有一個(gè)缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，則霍爾傳感器有信號(hào)輸出。
霍爾傳感器對(duì)電機(jī)起什么作用?小編就給大家分享到這里了，如果大家還有什么不懂的或者想要了解的，可以咨詢我們哦。
