电力机车电子脚踏开关中霍尔开关的选择DRV5013/CHA442
时间：2022-08-16 08:00:00
目前，电力机车使用机械脚踏开关手动定时(1分钟内)发送触发脉冲(110V/0V）到监控器，通知监控器机车司机正常值班，确保机车正常运行。由于脚踏开关是一种机械接触开关，不密封，在仓库储存或使用一段时间后，会出现接触氧化、老化和粉尘积累，导致接触不良故障，导致机车司机无法判断每个脚踏开关的有效性。监控器无法定期接收触发脉冲并发出报警信号；同时，机车司机的工作职责无法落实。非接触式电子脚踏开关可以很好地解决上述技术问题。
脚踏开关包括磁钢、霍尔电子开关单元、驱动电路单元、单片机单元、声光提示电路单元、光耦隔离电路单元、高压电子开关单元、DC/DC变换器单元。
磁钢位于霍尔电子开关的前侧，霍尔电子开关单元与驱动电路单元连接，驱动电路单元与单片机单元连接，单片机单元与声光提示电路单元和光耦合隔离电路单元连接，DC/DC变换器单元的输出端连接到单片机单元、霍尔电子开关单元、声光提示电路单元和光耦合隔离电路单元。
磁钢为圆柱薄钕铁硼磁钢，霍尔电子开关单元采用型号DRV5013CHA霍尔效应传感器442， DC/DC变换器单元采用110V转5V，单片机单元采用型号STC11F04的单片机。
图1 结构框图
图2 应用电路图
工作流程及其原理：
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磁钢1移动靠近霍尔传感器，感应触发霍尔电子开关，使其输出由高电平转为低电平。
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霍尔电子开关单元2霍尔传感器U1（CHA442）、R1以及C用于接收磁钢附近的电磁信号，并将其转换为电信号。
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驱动电路单元3由U2（74HC04)三个非门并联可以提供超过30个mA驱动电流。
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单片机单元4由U3（STC11F用于提高驱动能力和电路抗干扰能力。
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声光提示电路单元5V3（2N2222）、BU1、R6以及R7组成，用于报警提示。
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光耦合隔离电路单元6U4（TLP521）、D1-2（1N4753/36V）、D3（1N4742/12V）、R2、R8，D1-2、D3以及R8形成稳压电路。
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高压电子开关单元7包括：V1（MUE13001）、V2（2SB546）、R3（10K）、R4（27K/1W）、R5（20K/2W）、C4（1uF）以及P1，R3、C高压电子开关用于模拟触发脉冲，形成延迟电路，防止启动输出高电平。
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DC/DC变换器单元810VDC转化为5VDC（VCC），用于控制电路。
文中提到的CHA442是一系列符合AEC-Q100 霍尔传感器产品的汽车认证数字双极锁定，CCHA44X系列产品的主要性能和特点如下：
?AEC-Q100汽车认证
? 数字双极锁霍尔传感器
? 多种灵敏度选项（BOP / BRP）： 15 /-15G； 30 /-30G； 45 / -45G； 120 / -120G；
?斩波器在整个工作温度范围内稳定工作点
?2.5V至22V车载电压调节器范围内的车载电压调节器
? 输出短路保护
? 反向电池和续流保护
?对物理应力不敏感
? 宽工作温度范围-40 至 150°C
? 小封装尺寸 TO-92S、SOT-23 和 SOT-89
? 符合 RoHS 的材料指令 2011/65/EU
产品应用：
1.转速和转速感应
2.转速表，计数器拾音器
3.流量传感器
4.电机转向无刷直流(直接电流)
5.控制电机和风扇
6.机器人控制
产品说明：
CH441/CH442/CH443/CH444霍尔效应传感器具有极高的温度稳定性和抗应力，特别适用于-40°C到150°C在温度范围内工作。通过动态偏移消除，可以获得优异的高温性能，降低过度成型、温度依赖和热效应引起的残余偏移电压压力，包括电压调节器、霍尔电压发生器、小信号放大器、切割器稳定性、施密特触发器、短路保护开路漏极输出降至25ma。
板式调压器允许2.5至22 V在电源电压下工作。.5 V该装置可用于2.5 V为了增强对高压瞬变事件的保护，应用场合或与电源引脚串联的附加外部电阻。
CH441/CH442/CH443/CH444系列是锁霍尔开关。对于锁定模式，也有反极性设备。正常情况下，南极打开输出强度足够；但对于反极性设备，北极打开输出强度足够。
CH441/CH442/CH443/CH444还集成了内部夹具，防止电源/输出瞬态；输出短路保护；电池反向。
功能说明
CHA44X/CH44X 具有锁定磁性开关的特点。因此，南极和北极都需要正常运行。该设备具有对称操作和释放开关点的性能 (BOP=|BRP|) 的锁存器。这意味着具有相同强度和相反方向的磁场驱动输出。去除磁场 (B→它将输出保持在以前的状态。该锁定特性将设备定义为磁存储器。磁滞 BHYST 将 BOP 和 BRP 保持在最小值之间。滞后可防止开关点附近的输出振荡。
磁动作特性
典型应用
建议使用外部电容器 C1 连接到电源。这可以降低注入设备的噪音。建议正常使用 0.1uF。
霍尔开关& 锁存
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