理论教育 霍尔传感器的应用案例

霍尔传感器的应用案例

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:归纳起来,霍尔传感器有以下3个方面的用途。在按下按钮前和按下按钮后霍尔传感器输出处于不同的状态,将此输出的开关信号直接与后面的逻辑门电路连接使用即可构成非接触式的电子开关。图6-9由霍尔开关集成传感器构成的按钮

霍尔传感器的应用案例

由于霍尔传感器具有在静态状态下感受磁场的独特能力,而且它具有结构简单、体积小、质量轻、频带宽(从直流到微波)、动态特性好、寿命长和无触点等许多优点,因此在测量技术、自动化技术和信息处理等方面有着广泛应用。

归纳起来,霍尔传感器有以下3个方面的用途。

①当控制电流不变时,使传感器处于非均匀磁场中,则传感器的霍尔电动势正比于磁感应强度,利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。这方面的应用有磁场测量、微位移测量、三角函数发生器、同步传递装置、无整流子电机的装置测定器、转速表、无接触发信装置、测力、表面光洁度、加速度等。

②当控制电流与磁感应强度皆为变量时,传感器的输出与这两者乘积成正比。在这方面的应用有乘法器、功率计以及除法、倒数、开方等运算器,此外,也可用于混频、调制、解调等环节中,但由于霍尔元件变换频率低、温度影响较显著等缺点,在这方面的应用受到一定的限制,这有待于元件的材料、工艺等方面的改进或电路上的补偿措施。

③若保持磁感应强度恒定不变,则利用霍尔电压与控制电流成正比的关系,可以组成回转器、隔离器和环行器等控制装置。

1.霍尔位移传感器

霍尔位移传感器可制成如图6-6(a)所示的结构,在极性相反、磁场强度相同的两个磁钢的气隙间放置一个霍尔元件,当控制电流IC恒定不变时,霍尔电压UH与外加磁感应强度成正比;若磁场在一定范围内沿x轴方向的变化梯度为一常数,如图6-6(b)所示,则当霍尔元件沿x轴方向移动时,霍尔电压的变化为

积分后,可得

图6-6 霍尔位移传感器

提 醒

霍尔电压与位移量x成线性关系,其输出电压的极性反映了元件位移的方向。(www.daowen.com)

2.利用霍尔传感器实现无接触式仿型加工

应用霍尔传感器可做成无接触的探头,以代替原有的靠模机构。如图6-7所示为无接触式仿型加工的工作原理图。在探头的前方设置有永久磁铁,当它靠近模件时,霍尔传感器的输出电压增加;当它离开模件时,霍尔传感器的输出电压就减小,利用放大器和控制电路,可使探头与模件保持一定距离。当探头沿模件移动时,通过随动系统移动铣刀,便可加工出与模件相同形状的工件来。

3.自动供水装置

自动供水装置可实现凭牌定量供水,具有节约用水而又卫生的优点,其结构如图6-8所示。由受控于控制电路的电磁阀控制锅炉中的水的流出与关闭。当用水者打开水时,将铁制的取水牌从投牌口投入,取水牌沿着由非磁性物质制作的滑槽向下滑行,当滑行到霍尔传感器位置时,传感器输出信号经控制电路驱动电磁阀打开,水龙头便放出开水,经一定延时之后,控制电路使电磁阀关闭,又恢复停止供水状态。

图6-7 无接触式仿型加工的工作原理图

图6-8 自动供水装置

4.非接触式键盘开关

如图6-9所示为一个由霍尔开关集成传感器和两小块永久磁铁构成的键盘开关。

按钮未按下时,磁铁处于如图6-9(a)所示的位置,通过霍尔开关集成传感器的磁力线是由上向下的;在按下按钮时,磁铁位置变化到如图6-9(b)所示的位置,这时通过霍尔传感器的磁力线方向反了过来。在按下按钮前和按下按钮后霍尔传感器输出处于不同的状态,将此输出的开关信号直接与后面的逻辑门电路连接使用即可构成非接触式的电子开关。这种非接触式电子开关的工作十分稳定可靠,寿命长,被广泛应用于计算机终端键盘。

图6-9 由霍尔开关集成传感器构成的按钮

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