傳感器課程設(shè)計(jì)--論霍爾傳感器的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-11 15:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)三部分。它利用傳感器監(jiān)測汽車有關(guān)工作狀況，并將相關(guān)信息傳給電控單元，電控單元經(jīng)過分析、運(yùn)算、判斷后，發(fā)送指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而使汽車的工作狀況達(dá)到最佳。車用傳感器主要用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、汽車測速系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和防抱死裝置。它的應(yīng)用大大提高了汽車電子化程度，增加了汽車駕駛的安全系數(shù)。 第 2 頁 2 霍爾傳感器的 基本 原理 關(guān)于霍爾 原理的解釋 霍爾效應(yīng)的定義 通電導(dǎo)體在垂直電流方向的磁場作用下，在與電流和磁場垂直的方向上形成電荷積累和出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象，稱為霍爾效應(yīng)。 霍爾效應(yīng)的解釋 如圖 21 所示，置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它電流方向和磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上垂直于電流和磁場上產(chǎn)生電動勢，該電動勢稱為霍爾電動勢，如圖 21 所示。在垂直于外磁場 B 方向上放置一導(dǎo)電板，給導(dǎo)體通以電流 I，導(dǎo)電板中的中自由電子在電場做作用下做定向運(yùn)動。此時，電子受到洛倫茲力的作用。 圖 21 霍爾效應(yīng)原理圖 洛倫茲力大小為 eBvfL? （ 21） 式中： e 代表電子電荷， B 代表磁場的強(qiáng)度， v 表示電子運(yùn)動的平均速度。 此時電子除了沿電流方向做定向運(yùn)動外，還在 Lf 的作用下漂移，結(jié)果使金屬導(dǎo)電板內(nèi)側(cè)面積積累電子。而外側(cè)面積累正電荷從而形成附加內(nèi)電場，稱霍爾電場，該電場強(qiáng)度為 HH UE b? （ 22） 式中： HU 表示電勢差。 霍爾電場的出現(xiàn)，使自由電子除了受到洛倫茲力的作用外還受到電場力的作用，此力阻止電荷繼續(xù)積累，隨著內(nèi)外側(cè)積累電荷的增加，電場增強(qiáng)，電子所受到的電場力也增大。當(dāng)增大到與洛倫茲力相等時達(dá)到平衡（兩個力方向相反），電荷不再積累。 第 3 頁 H eBveE ? （ 23） H BvE ? （ 24） 若金屬導(dǎo)電板的單位體積內(nèi)的電子數(shù)為 n，電子的平均速度為 v，則產(chǎn)生的電流為（ d 表示導(dǎo)電板厚度） I nevbd? （ 25） 將（ 25）與（ 24）聯(lián)立得 H IBE nebd? （ 26） 將上式的帶入（ 22）得 H IBU ned? （ 27） 式中令 1HR ne? ，稱之為霍爾常數(shù)，則 HHHK IBR IBU d ?? （ 28） 式中， HH RK d? 是霍爾片的靈敏度。 霍爾傳感器的構(gòu)成及分類 霍爾傳感器是由霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)在一個芯片上構(gòu)成的。 霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。 霍爾傳感器的應(yīng)用 霍爾傳感器的應(yīng)用十分廣泛。線性霍爾傳感器主要是用于一些物理量的測量，比如對電流和位移的測量。 開關(guān)型霍爾傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風(fēng)速 、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報(bào)警器、自動控制電路等 。 第 4 頁 3 霍爾傳感器在汽車電子系統(tǒng)中的應(yīng)用 霍爾傳感器在汽車測速中的應(yīng)用 測速裝置在機(jī)車控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位，對測速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測時間。本設(shè)計(jì)介紹了應(yīng)用霍爾傳感器通過測量磁場強(qiáng)度，來得到穩(wěn)定的脈沖方波信號，實(shí)現(xiàn)機(jī)車轉(zhuǎn)速的測量。 工作磁體的設(shè)置 將一非磁性圓盤固定裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，圓盤邊緣等距離用環(huán)氧樹脂粘貼塊狀磁鋼，磁鋼采用永久磁，如圖 31 所示。由于霍爾傳感器的磁特性，我們這里把磁場作為霍爾傳感器 運(yùn)動和位置的載體，通常情況下我們用永久磁鋼作為磁場。當(dāng)兩齒輪之間空隙正對霍爾傳感器時，磁力線比較分散，測得場強(qiáng)比較弱。如果某一齒正對霍爾傳感器時，穿過的磁力線比較多，場強(qiáng)較大。由于此過程中磁力線密度發(fā)生變化而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個方波電壓。 圖 31 霍爾傳感器檢測信號圖 工作原理 在汽車測速系統(tǒng)中霍爾傳感器與機(jī)軸相連接，當(dāng)汽車運(yùn)動時機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定的脈沖個數(shù)，霍爾器件將所產(chǎn)生的信號輸入機(jī)車中的小型微機(jī)中，微機(jī)對所接受到
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