霍尔效应传感器特殊用法

开关霍尔效应传感器是一种磁敏接近传感器，具有应用灵活、工作电压范围广、采样频率高的特点。它是一种可靠性高、无接触的清洁传感器，广泛应用于位置传感和旋转测量。开关霍尔效应传感器主要分为单极接近型和双极锁定型，其基本原理和应用不再详细。以下介绍了位置传感和旋转测量中的几种特殊用途。
1 霍尔效应传感器双极性开关
成品霍尔传感器在芯片包装中没有统一的标准，或由磁体的S极或N极触发。当磁体嵌入固定时，用户需要在维护和更换时判断磁极性，使用不方便。双极开关霍尔传感器压力传感器不需要判断磁极性，具有很大的灵活性和方便性。
1．1 基本原理
霍尔芯片A3144感应面为磁体的S极敏感，假设该面为S面，则另一面必须为N极敏感，假设该面为N面。
两个开关霍尔芯片芯片A、B贴近叠放在一起，A芯片在前面，s面朝外，B芯片在后面，N面朝外，开路输出0a、0b连接作为输出端，共享相同的电源，并包装在铜螺栓装置中，芯片面向磁极N或磁极S。
1．2 实现方法 由于A、B芯片前后堆叠，磁场通过A芯片作用B芯片的敏感表面，显然B芯片的灵敏度会下降。与A芯片相比，磁体对底层B芯片的触发距离减少了1.5mm左右，为了降低B芯片的灵敏度，可以通过在其背面添加一小块铁磁材料来补偿。稀土磁钢接近传感器时，稀土磁钢的磁场可以通过A芯片并触发B芯片，而无需补偿，A芯片输出，N当非常接近传感器时，B芯片输出。这样，无论磁体的磁极接近传感器，总会有芯片输出，不需要关心磁体的极性。双极开关霍尔效应传感器的优点是不需要关心磁极性，传感器位移传感器具有较强的互换性，易于更换和维护。缺点是使用两个芯片，成本略有增加，B芯片的作用距离略有减小。
2 霍尔效应高速旋转编码器
光电旋转编码器通常用于准确测量旋转角，但在环境恶劣、精度要求低的情况下，光电旋转编码器的使用会导致系统成本过高。为了提高可靠性，一般采用多个廉价可靠的开关霍尔效应传感器按不同角度安装，旋转磁体通过传感器的作用表面采样。采样点较多时，传感器数量和信号线较多，安装不便，控制系统接口资源较多。
2．1 基本原理 同双极开关霍尔效应传感器的区别在于A、B两个芯片分别输出。其中，芯片A作为起始零点脉冲输出，芯片B作为旋转角度顺序脉冲输出。无论采样点是多少，只需安装旋转编码传感器和四芯电缆，占用两个系统接口。结构原理见附图1。
2．2 实现方法 磁体安装时，只有一个作用面，如s极向传感器，其它磁体N极向作用面，当磁体旋转时，s开关霍尔效应旋转编码器时，编码器输出零脉冲，N极旋转编码器为序列脉冲输出，由控制系统判断和测量，见附图1。由于磁体间隙较大，零点脉冲与序列脉冲不重叠，采用两线输入，控制系统的软件处理非常简单。
该传感器的优点是用一个传感器代替多个传感器。安装简单，成本低。采样点越多，优势越明显。缺点是两个输出的脉冲宽度与旋转速度有关；当采样点较多时，需要直径较大的磁体安装轮。在印刷设备的程序控制系统中，开关霍尔效应旋转编码器简化了系统设计，减少了传感器数量。
3 霍尔效应高速齿轮接近开关
由于工作频率低，电容或电感接近开关难以满足高速旋转的测量。能够满足高速测量的齿轮传感器相对昂贵。开关霍尔效应传感器芯片可用于设计廉价的高速霍尔效应接近开关。
3．1 基本原理 开关霍尔效应传感器称重传感器对磁感应强度有临界值，当磁感应强度超过临界值时，霍尔芯片被触发输出。使用顺磁物质或增加磁通量可以增强磁感应强度，铁齿轮可以满足这一要求。
3．2 实现方法 在传感器中包装一个小的高强度磁体和霍尔芯片，磁体和芯片之间的距离略大于临界触发距离，当芯片没有输出时，相当于为芯片增加一个磁性偏置。当铁磁接近传感器时，由于铁磁产生强附加磁场，与原磁感应强度方向相同，作用于霍尔芯片的磁感应强度增强。当强度大于临界触发强度时，芯片接近信号输出。该传感器的优点是测量速度高达10KHz，而且成本低。在高温、高湿度、飞花落尘严重的恶劣环境下，性能稳定，效果好。缺点是这种设计只能检测铁磁体，工作距离稍近，必须选择磁感应强度长期稳定的磁体。
4 霍尔效应可逆测量传感器
光电可逆测量传感器具有相对复杂的转换电路和机械传动装置，价格相对昂贵，安装精度要求高，传动摩擦，不利于高速连续运行。采用简单的转换电路，可实现可逆测量，克服了光电可逆测量传感器的缺点，性能价格比高。
4．1 基本原理 霍尔效应传感器A3290具有触发锁的特点，需要使用磁体N、s只有交替触发才能输出信号，单极磁极触发不能输出连续脉冲N、S极间隔影响输出脉冲宽度。利用这一特点，合理安排磁极安装位置，锁定霍尔效传感器可设计可逆测量的转向判断传感器。
4．2 实现方法 双磁铁采用不对称安装，假设S极位置霍尔传感器为S极位置HL，N显然，磁极顺时针和逆时针分别经过极复位传感器HL输出脉冲宽度不同。电路中IC六施密特触发器，IC—B和IC—C将HL相反，输出信号分为两个信号，一路输入R1、C1与IC—A输出计量脉冲的微分电路。一路输入到由R2、C2与IC—D构成的积分电路。合理选取R2、C2参数使积分电路对宽脉冲进行积分IC—D输入门限电压，窄脉冲不能。显然，当磁铁逆时针旋转时，IC—D输出高电平，顺时针旋转IC—D输出低电平。判断采样轮的正反转，输出可逆计量控制电平。
该传感器的优点是电路简单，特别适用于高速旋转采样系统。缺点是低速旋转会影响判断。在实际应用中，为了纠正低速缺点，采样轮的直径应尽可能大，s、N尽量靠近。
霍尔效应传感器技术成熟，应用广泛，但其衍生产品大多具有特殊特点，价格相对昂贵。基于低开关霍尔传感器设计的几种特殊用途传感器电路简单，可与芯片一起包装。设计合适的采样轮可以实现上述传感器的相应功能，对简化设计、提高稳定性、可靠性、降低控制系统成本具有现实意义。