當(dāng)前位置: 首頁 > 傳感測量產(chǎn)品 > 工業(yè)傳感器 > 霍爾傳感器
發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:124
一、霍爾效應(yīng)的原理
霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種,這一現(xiàn)象是霍爾(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多,利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。流體中的霍爾效應(yīng)是研究“磁流體發(fā)電”的理論基礎(chǔ)。由霍爾效應(yīng)的原理知,霍爾電勢的大小取決于: Rh為霍爾常數(shù),它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān);IC為霍爾元件的偏置電流;B為磁場強度;d為半導(dǎo)體材料的厚度。對于一個給定的霍爾器件,Vh將完全取決于被測的磁場強度B。
一個霍爾元件一般有四個引出端子,其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端,另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路,就會產(chǎn)生霍爾電流。一般地說,偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出;若精度要求高,則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度,有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的坡莫合金;這類傳感器的霍爾電勢較大,但在0.05T左右出現(xiàn)飽和,僅適用在低量限、小量程下使用。近年來,由于半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,出現(xiàn)了各種類型的新型集成霍爾元件。這類元件可以分為兩大類,一類是線性元件,另一類是開關(guān)類元件。線性霍爾元件的原理:
UGN350lT是一種目前較常用的三端型線性霍爾元件。它由穩(wěn)壓器、霍爾發(fā)生器和放大器組成。用UGN350lT可以十分方便地組成一臺高斯計。其使用十分簡單,先使B=0,記下表的示值VOH,再將探頭端面貼在被測對象上,記下新的示值VOH1。ΔVOH=VOH1-VOH,如果ΔVOH》0,說明探頭端面測得的是N極;反之為S極。UGN3501T的靈敏度為7V/T,由此即可測出相應(yīng)的被測磁感應(yīng)強度B。如果采用數(shù)字電壓表(DVM),可得圖1所示的線性高斯計。運放采用高精度運放CA3130。該電路的具體調(diào)零方式為:開啟電源后,令B=0,調(diào)節(jié)W1使DVM的示值為零,然后用一塊標(biāo)準(zhǔn)的釹鋁硼磁鋼(B=0.1T)貼在探頭端面上,調(diào)節(jié)W2使DVM的示值為1V即可。本高斯計檢測時示值如果為-200mV,則探頭端面檢測的是S極,磁場強度為0.02T。本高斯計也可用來測量交變的磁場,不過DVM應(yīng)改為交流電壓表。顯然使用圖1的電路可以很方便地擴(kuò)展普通數(shù)字萬用表的功能。
用UGN3501T還可以十分方便地組成如圖2所示的鉗形電流表。將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中,當(dāng)有電流流過導(dǎo)線時,就會在鉗形圓環(huán)中產(chǎn)生磁場,其大小正比于流過導(dǎo)線電流的安匝數(shù);這個磁場作用于霍爾元件,感應(yīng)出相應(yīng)的霍爾電勢,其靈敏度為7V/T,經(jīng)過運放μA741調(diào)零,線性放大后送入DVM,組成數(shù)字式鉗形電流表。該表的調(diào)試也十分簡單:導(dǎo)線中的電流為零時,調(diào)節(jié)W1、W2使DVM的示值為零。然后輸入50A的電流,調(diào)W3使DVM讀數(shù)為5V;反向輸入-50A電流,數(shù)字表示值為-5V。反復(fù)調(diào)節(jié)W1、W2、W3,讀數(shù)即可符合要求。本鉗形電流表經(jīng)實驗,其靈敏度不小于0.1V/A,同樣,本電流表也可用于交流電流的測量,將DVM換成交流電壓表即可,十分方便。
二、霍尼韋爾傳感器應(yīng)用以及在電動自行車行業(yè)的應(yīng)用
霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛,在航空航天技術(shù),醫(yī)療技術(shù),交通運輸,工業(yè)以及測量和測試等諸多領(lǐng)域都做出了重大的的貢獻(xiàn)。目前應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的就是電動自行車領(lǐng)域。這一切都?xì)w根于霍尼韋爾的高質(zhì)量四霍爾式元件,其它高靈敏度霍爾效應(yīng)鎖存器采用的是雙霍爾或者單霍爾元件,這使得它對封裝應(yīng)力非常敏感,而四霍爾元件則使這些傳感器更加穩(wěn)定和出色。這些新型的高靈敏度鎖存器是專門為無刷直流電機設(shè)計的。它的特點有:寬溫度范圍,高靈敏度,緊湊型設(shè)計(有SOT-23和TO-92兩種封裝供客戶選擇),雙極鎖存型磁性元件(在整個使用溫度范圍內(nèi)均能保持性能穩(wěn)定),寬電壓范圍,內(nèi)置反向電壓功能,符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)的材料,所有這些優(yōu)良特性對各類工業(yè)應(yīng)用中的無刷電流電機而言都十分重要。霍尼韋爾傳感器配有可靠的高磁靈敏度開關(guān)點,并且,其霍爾元件上也未使用斬波穩(wěn)定技術(shù)。霍尼擁有的這些特性使得傳感器能夠輸出完整的信號,縮短鎖存響應(yīng)時間至20微秒。
三、霍爾傳感器對電動車調(diào)速轉(zhuǎn)把
調(diào)速轉(zhuǎn)把顧名思義是電動車的調(diào)速部件,這是一種線性調(diào)速部件,樣式很多但工作原理是一樣的。它一般位于電動車的右邊,既騎行時右手的方向,電動車轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動較度范圍在0—30度制之間。轉(zhuǎn)把與閘把的信號特征:轉(zhuǎn)把的形式、信號特征及其信號改制。
電動車的轉(zhuǎn)把有3根引線:分別是電源(細(xì)紅+5V),地線(細(xì)黑),轉(zhuǎn)把調(diào)速信號線(線形連續(xù)變化信號細(xì)綠)。電動車上使用的轉(zhuǎn)把有光電轉(zhuǎn)把和霍耳轉(zhuǎn)把兩種,目前采用霍耳轉(zhuǎn)把的電動車占絕大多數(shù)。常見線性霍爾元件型號有:AH3503AH49EA3515A3518SS495如:AH3503線性霍爾電路由電壓調(diào)整器,霍爾電壓發(fā)生器,線性放大器和射極跟隨器組成,其輸入是磁感應(yīng)強度,輸出是和輸入量成正比的電壓。靜態(tài)輸出電壓(B=0GS)是電源電壓的一半左右。S磁極出現(xiàn)在霍爾傳感器標(biāo)記面時,將驅(qū)動輸出高于零電平;N磁極將驅(qū)動輸出低于零電平;瞬時和比例輸出電壓電平?jīng)Q定與器件最敏感面的磁通密度。提高電源電壓可增加靈敏度。產(chǎn)品特點:體積小、精確度高、靈敏度高、線性好、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高。霍耳轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小,取決于霍耳元件周圍的磁場強度。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把,改變了霍耳元件周圍的磁場強度,也就改變了霍耳轉(zhuǎn)把的輸出電壓。
在電動車上使用的霍耳轉(zhuǎn)把的信號有以下幾種:轉(zhuǎn)把的種類輸出電壓,正把/5V供電,反把/5V供電,單霍耳轉(zhuǎn)把1.1-4.2(最多)/4.2-1.1(少量);單霍耳轉(zhuǎn)把2.6-3.7(極少)/3.7-2.6;單霍耳轉(zhuǎn)把1-2.5/2.5-1;單霍耳轉(zhuǎn)把2.5-4/4-2.5;雙霍耳轉(zhuǎn)把0-5/5-0;光電轉(zhuǎn)把0-5(少量)/5-0。其中最常用的是以下兩種信號的轉(zhuǎn)把:1-4.2V(俗稱正把),4.2-1V(俗稱反把)。兩種信號的轉(zhuǎn)把中,是1.0V~4.2V的轉(zhuǎn)把占絕大多數(shù)。其它輸出電壓的轉(zhuǎn)把,目前市場中存在很少,已成為事實中的非標(biāo)產(chǎn)品,這種非標(biāo)的轉(zhuǎn)把在早期的電動車上使用比較多。因此目前市場上通用的控制器絕大多數(shù)是識別1-4.2V轉(zhuǎn)把信號的產(chǎn)品。當(dāng)電動車的轉(zhuǎn)把或控制器需要維修更換時,一旦遇到轉(zhuǎn)把信號與控制器不匹配的情況時,這就需要對轉(zhuǎn)把進(jìn)行改制,使其輸出信號能匹配控制器。轉(zhuǎn)把輸出信號改制:將轉(zhuǎn)把拆開,改變轉(zhuǎn)把里面磁鋼工作面的極性,就可以改變轉(zhuǎn)把輸出的電位。如果轉(zhuǎn)把內(nèi)有兩個磁鋼,分別將兩個磁鋼都轉(zhuǎn)180°,再裝好;如果轉(zhuǎn)把內(nèi)只有1個磁鋼,將磁鋼取出,反轉(zhuǎn)180°后,裝好轉(zhuǎn)把,這樣就改變了轉(zhuǎn)把里面霍耳元件工作磁場的起始位置,從而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)把輸出信號的改制。鎖定轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)把上加了一個機械開關(guān)按鈕,可以在控制器的控制下作為模式轉(zhuǎn)換按鈕,用于1:1助力,電動,定速,故障自檢的模式轉(zhuǎn)換。
四、霍爾傳感器對電動車剎把
轉(zhuǎn)把信號是電動車電機旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動信號,剎信號是電機停止轉(zhuǎn)動的制動信號。電動車標(biāo)準(zhǔn)要求電動車在剎車制動時,控制器應(yīng)能自動切斷對電機的供電。因此電動車閘把上應(yīng)該有閘把位置傳感元件,在有捏剎車把動作時,將剎車信號傳給控制器,控制器接受到剎車信號后,立即停止對電機的供電。
電動車閘把的位置傳感元件有機械式微動開關(guān)(分機械常開和機械常閉兩種)和開關(guān)型霍耳感應(yīng)元件(分剎車低電位和剎車高電位兩種)兩種。機械開關(guān)型有兩條引線一條接負(fù)極另一條接斷電線,適用于低電平剎車控制器。對于支持高電平剎車的控制器為一條接+12V,另一條接斷電線。霍耳型三條引出線分別:剎車線(細(xì)藍(lán)+5V),負(fù)極(細(xì)黑),剩余的一條為斷電線。常見單極性開關(guān)霍爾元件型號的型號有:AH41/AH3144/A3144/A3282。
一般機械常開的剎車信號是常高電位,當(dāng)剎車時,閘把內(nèi)部的微動開關(guān)閉合,其信號變成低電位。一般機械常閉的剎車信號是常低電位,當(dāng)剎車時,閘把內(nèi)部的微動開關(guān)打開,其信號變成高電位。一般電子低電位閘把的剎車信號是常高電位,當(dāng)剎車時,閘把內(nèi)部的霍耳元件信號翻轉(zhuǎn),其信號變成低電位。一般電子高電位閘把的剎車信號是常低電位,當(dāng)剎車時,閘把內(nèi)部的霍耳元件信號翻轉(zhuǎn),其信號變成高電位。剎車信號高低電位的變化,是控制器識別電動車是否處于剎車狀態(tài),從而判斷控制器是否給電機供電。當(dāng)電動車的閘把或控制器需要維修更換時,會遇到閘把信號與控制器不匹配的情況時,這就需要對閘把進(jìn)行改制,使其輸出信號能匹配控制器。因此在維修實踐中,不論剎把的形式如何,也不論控制器識別何種剎車信號,應(yīng)做到能對各種形式的剎車信號進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),以匹配成控制器能識別的信號。
五、電動車霍爾壞了啥現(xiàn)象
電動車有以下三地方有霍爾(壞了一般直接換霍爾,霍爾是沒辦法修的!),霍爾分別有3根電線,您用萬用表測試除去電源正(一般正為紅線)的另外兩根是否有電壓輸出(開關(guān)的如果是好的就兩的值:接近0V或5V左右;線性的輸出0.8-4.2V連續(xù)值),無輸出或其它就壞了。當(dāng)然在測試時要剎車和放開兩的動作,轉(zhuǎn)把和電機要讓它手動轉(zhuǎn)起來。
1、剎把,如果是電子剎把的話壞了電機是不工作的,電子剎把有兩種,一種是霍爾式的,如OH44E,是一種開關(guān)信號,另一種是微動開關(guān)。就是平時剎車的時候加速電機是不轉(zhuǎn)的。
2、轉(zhuǎn)把:里面用的是線性霍爾:OH49E等,轉(zhuǎn)把壞了一般不加速,或直接加速(飛車)。
3、電機霍爾壞了(共3只),電機不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)的無力或出現(xiàn)異響(喀喀),建議非專業(yè)人士不要打開,特別不要撬開,因為會破壞電機的防水等,如果一定要打開就要摜開(因為電機里有很強的磁力,利用慣性一次打開。)修自行車的一般都會打開,最好找他們。
打開后會看到線圈上有3只霍爾,一般是開關(guān)霍爾,如:OH44E,OH41,或OH41F等。最好3只全換。
假如這一傳感器損壞了,會影響到電動車無法加速,還可能會影響到電動車無法駕駛。假如這一傳感器損壞了,需要立即修理。在修理電動車時,一定要去專業(yè)機構(gòu),而且一定要找專業(yè)人士操作。
電動車是一種比較經(jīng)常遇見的出行工具,電動車的結(jié)構(gòu)是比較簡單的。
電動車的關(guān)鍵部件包含車架,電動機,電池,電控系統(tǒng)。
電動機是電動車動力的來源,電動機負(fù)責(zé)驅(qū)動電動車前進(jìn)。
(汽車維修技術(shù)網(wǎng) 原創(chuàng)
電池是電動車上一個用來儲存電能的部件,假如沒有電池,那電動車是無法正常運轉(zhuǎn)的。
電池是一個需要定期更換的易損件,隨著充放電次數(shù)的添加,電池的性能也可能會降低。
在充電或放電時,電池中的離子會在電解液中移動,部分離子在電解液中移動時會與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
隨著充放電次數(shù)的添加,電池中的離子數(shù)量也可能會越來越少,這樣子那么就會影響到電池性能降低。
假如能夠維持準(zhǔn)確的用車生活習(xí)慣,是可以有效果延長電池的使用壽命的。
在用車時,要防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電的現(xiàn)象,而且一定要使用合適的充電器充電。
在剛騎行完的情況下,一定不要立即給電池充電。
本帖最后由 liaoliao 于 2012-5-30 16:04 編輯
家里有數(shù)臺水晶研磨機器,每臺都裝有5個霍爾傳感器以控制機械行程或者限位,整個機器工作環(huán)境比較惡劣,
問題來了:每臺機器的同一個部位的傳感器老是壞,基本上過不了一個月就壞了,有的甚至用了10天就掛了,
而同一批次同一機器其他部位的傳感器則無恙;
我分析后可能的原因有這個幾個:
一是該部位剛好離磨盤比較近,磨盤需要加水,該霍爾經(jīng)常甚至一直會接觸到水,不過腐蝕性應(yīng)該比較小;
二是該部位霍爾傳感器可能經(jīng)常會被某機械結(jié)構(gòu)正面撞擊到,并且具有一定的沖擊力,可能致使霍爾損壞;
請各位大俠幫忙分析下該霍爾為什么老是損壞,是環(huán)境惡劣所致?撞壞?還是其他原因?
有什么辦法能夠降低損壞的頻率,是否還有更好質(zhì)量的霍爾傳感器?
補充修改:順便提下,用過兩線制和三線制兩種霍爾都發(fā)生同樣的情況。
一般來說,霍爾可以用在產(chǎn)品或傳感器安裝,或安裝不能安裝使用的產(chǎn)品,用了一段時間后,霍爾傳感器不工作,性能不穩(wěn)定或損壞,這是因為霍爾不適合長期傳感器造成的環(huán)境,所以遇到你可以從以下幾個方面檢查情況:
1、電壓、電流是長期穩(wěn)定(可以讓霍爾壞的大原因),無論是在工作電壓范圍內(nèi)
2、供應(yīng)商是否對磁體有一段時間一些磁體的退磁后,導(dǎo)致一些霍爾的感覺。除了霍爾元件和磁鐵之間的注意力障礙(間隔會消磁)
3、在開關(guān)上的霍爾,上拉電阻損壞由于電阻很小
4、工作環(huán)境溫度超過霍爾傳感器的額定值,高溫會導(dǎo)致霍爾開關(guān)芯片損壞,也可能導(dǎo)致磁鐵退磁。
責(zé)任編輯:YYX
下一篇: PLC、DCS、FCS三大控
上一篇: 電氣控制線路圖控制原