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霍爾元件及其應用（四）
霍爾元件及其應用（四）


3.2.8 霍爾齒輪傳感器

用2.2.2.3中介紹的差動霍爾電路制成的霍爾齒輪傳感器，新一代的霍爾齒輪轉速傳感器，廣泛用于新一代的汽車智能發動機，作為點火定時用的速度傳感器，用于ABS（汽車防抱死制動系統）作為車速傳感器等。

在ABS中，速度傳感器是十分重要的部件。在制動過程中，控制器不斷接收來自車速齒輪傳感器和車輪轉速相對應的脈沖信號并進行處理，得到車輛的滑移率和減速信號，按其控制邏輯及時準確地向制動壓力調節器2發出指令，調節器及時準確地作出響應，使制動氣室執行充氣、保持或放氣指令，調節制動器的制動壓力，以防止車輪抱死，達到抗側滑、甩尾，提高制動**及制動過程中的可駕馭性。在這個系統中，霍爾傳感器作為車輪轉速傳感器，是制動過程中的實時速度采集器，是ABS中的關鍵部件之一。

在汽車的新一代智能發動機中，用霍爾齒輪傳感器來檢測曲軸位置和活塞在汽缸中的運動速度，以提供更準確的點火時間，其作用是別的速度傳感器難以代替的，它具有如下許多新的優點。

（1）相位精度高，可滿足0.4°曲軸角的要求，不需采用相位補償。

（2）可滿足0.05度曲軸角的熄火檢測要求。

（3）輸出為矩形波，幅度與車輛轉速無關。在電子控制單元中作進一步的傳感器信號調整時，會降低成本。

用齒輪傳感器，除可檢測轉速外，還可測出角度、角速度、流量、流速、旋轉方向等等。

3.2.9 旋轉傳感器
用各種方法（(a)徑向磁極(b)軸向磁極(c)遮斷式）設置磁體，將它們和霍爾開關電路組合起來可以構成各種旋轉傳感器。霍爾電路通電后，磁體每經過霍爾電路一次，便輸出一個電壓脈沖。

由此，可對轉動物體實施轉數、轉速、角度、角速度等物理量的檢測。在轉軸上固定一個葉輪和磁體，用流體（氣體、液體）去推動葉輪轉動，便可構成流速、流量傳感器。在車輪轉軸上裝上磁體，在靠近磁體的位置上裝上霍爾開關電路，可制成車速表，里程表等等。

傳感器的殼體內裝有一個帶磁體的葉輪，磁體旁裝有霍爾開關電路，被測流體從管道一端通入，推動葉輪帶動與之相連的磁體轉動，經過霍爾器件時，電路輸出脈沖電壓，由脈沖的數目，可以得到流體的流速。若知管道的內徑，可由流速和管徑求得流量。霍爾電路由電纜35來供電和輸出。

利用鎖定型霍爾電路，不僅可檢測轉速，還可辨別旋轉方向。

利用霍爾開關鎖定器也可以進行方向和轉速測定。

3.2.10 霍爾位移傳感器

若令霍爾元件的工作電流保持不變，而使其在一個均勻梯度磁場中移動，它輸出的霍爾電壓VH值只由它在該磁場中的位移量Z來決定，可構成霍爾微位移傳感器。

用霍爾元件測量位移的優點很多：慣性小、頻響快、工作可靠、壽命長。

以微位移檢測為基礎，可以構成壓力、應力、應變、機械振動、加速度、重量、稱重等霍爾傳感器。

3．2．10．1 霍爾壓力傳感器

霍爾壓力傳感器由彈性元件，磁系統和霍爾元件等部分組。磁系統*好用能構成均勻梯度磁場的復合系統。加上壓力后，使磁系統和霍爾元件間產生相對位移，改變作用到霍爾元件上的磁場，從而改變它的輸出電壓VH。由事先校準的p～f(VH)曲線即可得到被測壓力p的值。

3.2.10.2 霍爾應力檢測裝置

用來進行土壤和砂子與鋼界面上的法向和切向應力檢測的霍爾傳感器裝置。檢測儀器上用鋼作成上下兩個塊子，它們之間有兩條較細的梁支撐，在鋼下塊上置一銷柱，銷上貼兩對永磁體，形成均勻梯度磁場，在上塊上貼兩個霍爾傳感器，受剪切力作用后，支撐梁發生形變，使霍爾傳感器和磁場間發生位移，使傳感器輸出發生變化。由霍爾傳感器的輸出可從事先校準的曲線上查得與該裝置相接的砂或土受到的剪切應力。

將磁體固定在受力后產生形變的膜片上，霍爾傳感器固定在一桿上。檢測原理同上。應用檢測壓應力的原理，可構成檢測重量的裝置，稱作霍爾稱重傳感器。

3.2.10.3 霍爾加速度傳感器

霍爾加速度傳感器的結構原理和靜態特性曲線。在盒體的O點上固定均質彈**S,片S的中部U處裝一慣性塊M，片S的末端b處固定測量位移的霍爾元件H，H的上下方裝上一對永磁體，它們同極性相對安裝。盒體固定在被測對象上，當它們與被測對象一起作垂直向上的加速運動時，慣性塊在慣性力的作用下使霍爾元件H產生一個相對盒體的位移，產生霍爾電壓VH的變化。可從VH與加速度的關系曲線上求得加速度。

霍爾加速度傳感器的結構及其靜態特性

3.2.10.4 霍爾振動傳感器

霍爾機械振動傳感器。霍爾元件置于磁系統中。當觸頭靠在被測物體上時，經頂桿，固定在非磁性材料的平板使霍爾元件在磁場中按被測物的振動頻率振動，霍爾元件輸出的霍爾電壓的頻率和幅度反映了被測物的振動規律。

應當說明，在現代電子裝置中，上述應力、壓力、加速度、振動等傳感器所得數據，都可經微機進行處理后直接顯示出被測量數據或將被測量數據供各種控制系統使用。