自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表

1、昆明理工大學(xué)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表課程設(shè)計(jì)題目：開關(guān)型霍爾傳感器 學(xué)院：信息工程與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器年級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：目錄摘要.2霍爾傳感器的工作原理2開關(guān)型霍爾傳感器的工作原理及組成結(jié)構(gòu)4開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器分類5開關(guān)型霍爾傳感器的工程實(shí)現(xiàn)8結(jié)合實(shí)際案例分析傳感器的應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域出租車計(jì)價(jià)器13總結(jié)17參考資料17一摘要開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器是磁敏接近式傳感器，具有應(yīng)用靈活、寬工作電壓范圍和采樣頻率高等特點(diǎn)，是一種可靠性高無接觸清潔型傳感器，在位置傳感、旋轉(zhuǎn)測(cè)量等方面得到了廣泛應(yīng)用。開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器主要分單極接近型和雙極鎖存型。開關(guān)型霍爾傳感器是集成霍爾傳感器的一種, 它主要被

2、應(yīng)用于周期和頻率的測(cè)量、轉(zhuǎn)速的測(cè)量、液位控制等方面. 從原理上講, 霍爾開關(guān)顯得較為簡(jiǎn)單, 但是設(shè)計(jì)霍爾開關(guān)卻需要具備較寬的知識(shí)結(jié)構(gòu), 它不僅要求具備物理學(xué)知識(shí), 而且還要求具備電子技術(shù)等方面的知識(shí)。本文簡(jiǎn)單扼要地介紹了開關(guān)型霍爾集成傳感器的原理和特性, 概括地介紹了幾種使用型式, 列舉了在出租車計(jì)價(jià)器等的實(shí)用方法。介紹了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的測(cè)試電路。關(guān)鍵詞： 霍爾效應(yīng) 霍爾元件 開關(guān)型 霍爾集成傳感器 成品傳感器二.霍爾傳感器的工作原理由霍爾效應(yīng)原理可知, 當(dāng)霍爾片處于磁場(chǎng)中, 并在垂直于磁場(chǎng)的方向上通以電流時(shí), 霍爾片上與電流和磁場(chǎng)垂直的方向上將會(huì)有霍爾電勢(shì)差VH= K B I 輸出. 當(dāng)通過

3、霍爾片的電流恒定不變時(shí), 改變磁場(chǎng)的大小, 可以改變霍爾電勢(shì)差VH.開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器A 、硅霍爾片B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D 和OC 門輸出E 五部分組成, 如圖1 所示. 從輸入端1 輸入電壓VCC, 經(jīng)穩(wěn)壓器A 穩(wěn)壓后加在硅霍爾片B的兩端, 以提供恒定不變的工作電流. 在垂直于霍爾片的感應(yīng)面方向施加磁場(chǎng), 產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差V H, 該VH 信號(hào)經(jīng)差分放大器C 放大后送至施密特觸發(fā)器D 整形. 當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到“工作點(diǎn)”( 即Bop) 時(shí), 觸發(fā)器D 輸出高電壓( 相對(duì)于地電位) , 使三極管E 導(dǎo)通, 輸出端Vo 輸出低電位,此狀態(tài)稱為“開”.當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到“釋放點(diǎn)”( 即Brp

4、) 時(shí), 觸發(fā)器D 輸出低電壓, 使三極管E截止, 輸出端V o 輸出高電位, 此狀態(tài)稱為“關(guān)”.這樣2 次高低電位變換, 使霍爾傳感器完成了1 次開關(guān)動(dòng)作. 如圖2 所示. B op- B rp稱為磁滯.在此差值內(nèi), 輸出電位V o 保持高電位或低電位不變, 因而輸出穩(wěn)定可靠.三.開關(guān)型霍爾傳感器的工作原理及組成結(jié)構(gòu)（一）測(cè)量原理開關(guān)型霍爾傳感器可分為單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)，內(nèi)部均有5個(gè)部分，即由穩(wěn)壓源、霍爾電勢(shì)發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器以及輸出級(jí)組成。雙穩(wěn)態(tài)傳感器具有兩組對(duì)稱的施密特整形電路。圖3是單穩(wěn)態(tài)開關(guān)集成霍爾元件UGN3020的功能圖及輸出特性。對(duì)于開關(guān)型傳感器的正值規(guī)定是：用磁鐵的

5、S極接近傳感器的端面所形成的B值為正值。由圖3看出，當(dāng)B=0時(shí)，V0為高電平；當(dāng)外磁場(chǎng)增至BOP時(shí)，輸出V0由高電平轉(zhuǎn)為低電平。外磁場(chǎng)由BOP降至BrP時(shí)，輸出V0由低電平反向，BrP被稱為釋放點(diǎn)。對(duì)于UGN3020，BOP=0.022T，BRP=0.0165T，VOL=80150mV，VOH=4V，工作電壓為4.5V24V。 UGN3020可組成轉(zhuǎn)速計(jì)探頭。該探頭由霍爾元件UGN3020和磁鋼組成測(cè)量電路。將具有10個(gè)齒的圓盤固定于被測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)主軸上。當(dāng)圓盤齒經(jīng)過測(cè)量磁路的間隙時(shí)，霍爾元件輸出高電平，其他時(shí)間輸出為低電平；這樣圓盤每轉(zhuǎn)一周，電路輸出10個(gè)脈沖，脈沖經(jīng)過分頻后，用頻率計(jì)即可測(cè)

6、出被測(cè)對(duì)象的實(shí)際轉(zhuǎn)速。用集成霍爾傳感器還可以組成過流檢測(cè)保護(hù)電路，該電路如圖4所示。UGN3020固定于環(huán)形互感磁鋼的空隙中，調(diào)整傳感面的位置，即可調(diào)節(jié)其動(dòng)作的起始磁場(chǎng)，圖中的繼電器如用內(nèi)含雙向晶閘管的固態(tài)繼電器代替，可以組成無觸點(diǎn)的過流保護(hù)電路。開關(guān)型霍爾元件最具特點(diǎn)的應(yīng)用是在無刷電機(jī)上。通常的直流電機(jī)采用電刷型整流子供電，這種供電機(jī)構(gòu)工作時(shí)噪聲大，電機(jī)的壽命由于換相器的嚴(yán)重磨損大大減校利用霍爾元件代替整流子不僅可以根治有刷電機(jī)的上述弊端，而且可以對(duì)電機(jī)直接調(diào)速。如日本勝利公司的HR7200型錄像機(jī)中，采用兩個(gè)霍爾元件和旋轉(zhuǎn)磁鋼構(gòu)成電機(jī)本體，利用霍爾元件IC1、IC2去開關(guān)驅(qū)動(dòng)晶閘管，從而控

7、制流過電機(jī)繞組的電流方向來完成換向；調(diào)速則通過伺服系統(tǒng)控制定子中的電流來完成。由于采用電子換向，該電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)，幾乎無干擾。（二）構(gòu)造原理由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度；d為半導(dǎo)體材料的厚度。對(duì)于一個(gè)給定的霍爾器件，Vh將完全取決于被測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度B。一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)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(huì)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

8、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(shì)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。四 開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器分類 1 雙極性開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器原理和組成結(jié)構(gòu)成品霍爾傳感器在芯片封裝時(shí)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，或用磁體的S極觸發(fā)，或用N極觸發(fā)，當(dāng)磁體是嵌入固定時(shí)，用戶在維護(hù)和更換時(shí)需要對(duì)磁體極性做出判別，應(yīng)用不便。雙極性開關(guān)型霍爾傳感器則無須判別磁體極性，具有很大的靈活性和方便性。11 基本原理霍爾芯片A3144的某一個(gè)感應(yīng)面為磁體的S極敏感，假設(shè)該面為s面，那么另一面一定是N極敏感，假設(shè)該面叫N面。將兩個(gè)開關(guān)型霍爾芯片A、B貼近疊放在一起，A芯片在前且s面朝外

9、，B芯片在后且N面朝外，兩芯片的開路輸出0a、0b連接作為一個(gè)輸出端，共用同一電源，并封裝在一個(gè)銅質(zhì)羅栓裝置中，芯片的作用面朝向磁體的磁極N或S，結(jié)構(gòu)原理參見圖1。12 實(shí)現(xiàn)方法 由于A、B芯片前后疊放，磁場(chǎng)要穿過A芯片作用B芯片的敏感面，顯然B芯片的靈敏度會(huì)有所下降。實(shí)驗(yàn)證明磁體對(duì)底層B芯片的觸發(fā)距離與A芯片相比減少15mm左右，為補(bǔ)償B芯片靈敏度的降低，可通過在其背后襯加一小鐵磁質(zhì)材料的方法來補(bǔ)償。稀土磁鋼的磁場(chǎng)無須補(bǔ)償就能夠穿過A芯片并能作用觸發(fā)B芯片，當(dāng)S極接近傳感器時(shí)，A芯片輸出，N極接近傳感器時(shí)，B芯片輸出。這樣，無論磁體的那個(gè)磁極接近傳感器，總有一個(gè)芯片輸出，而對(duì)磁體的極性無需關(guān)

10、心。雙極性開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器優(yōu)點(diǎn)是無須關(guān)心磁體極性，傳感器的互換性強(qiáng)，更換維護(hù)方便。不足的是采用兩個(gè)芯片，成本稍有增加，B芯片的作用距離稍微減少。2 霍爾效應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)編碼器精確測(cè)量旋轉(zhuǎn)角時(shí)常采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器來實(shí)現(xiàn)，但在使用環(huán)境惡劣和精度要求不高的場(chǎng)合，使用光電旋轉(zhuǎn)編碼器會(huì)造成系統(tǒng)成本過高，為提高可靠性一般采用多個(gè)廉價(jià)可靠的開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器按不同的角度位置安裝，用旋轉(zhuǎn)的磁體分別掠過傳感器的作用面來采樣。當(dāng)采樣點(diǎn)較多時(shí)，這種方法使用的傳感器數(shù)量和信號(hào)線較多，安裝不便，且占用控制系統(tǒng)接口資源較多。21 基本原理同雙極性開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，不同點(diǎn)是A、B兩芯片分別輸出。其中芯片A作為起始”零

11、點(diǎn)”脈沖輸出，芯片B作為旋轉(zhuǎn)角度”順序”脈沖輸出，無論采樣點(diǎn)是多少，只需安裝一支旋轉(zhuǎn)編碼傳感器，一條四芯電纜線，占用兩個(gè)系統(tǒng)接口。22 實(shí)現(xiàn)方法安裝磁體時(shí)，其中只有一個(gè)比如s極朝向傳感器的作用面，其它磁體N極朝向作用面，當(dāng)磁體旋轉(zhuǎn)時(shí)，s極作用開關(guān)型霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)，編碼器輸出一個(gè)零點(diǎn)脈沖，而N極作用旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)則是序列脈沖輸出，由控制系統(tǒng)做出判斷和計(jì)量，見附圖1。由于磁體間有較大間隙，零點(diǎn)脈沖與序列脈沖并不重疊，采用兩線輸入，控制系統(tǒng)的軟件處理非常簡(jiǎn)單。這種傳感器優(yōu)點(diǎn)是用一個(gè)傳感器代替多個(gè)傳感器，安裝簡(jiǎn)單成本低，采樣點(diǎn)越多，優(yōu)越性越明顯。不足的是兩個(gè)輸出的脈沖寬度與旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)；采樣點(diǎn)較多

12、時(shí)，需要較大直徑的磁體安裝輪。在印刷設(shè)備的程序控制系統(tǒng)中，采用了開關(guān)型霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)編碼器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少了傳感器數(shù)量。3 磁偏置霍爾效應(yīng)高速齒輪接近開關(guān)電容或電感式接近開關(guān)由于工作頻率低，難以滿足高速旋轉(zhuǎn)的測(cè)量。而能滿足高速測(cè)量的齒輪傳感器則價(jià)格相對(duì)昂貴?？衫瞄_關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器芯片設(shè)計(jì)廉價(jià)的高速霍爾效應(yīng)接近開關(guān)。31 基本原理 開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度有一臨界值，磁感應(yīng)強(qiáng)度超過臨界值時(shí)霍爾芯片被觸發(fā)輸出。采用順磁物質(zhì)或加大磁通量，可增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，鐵質(zhì)齒輪正好能滿足這一要求。32 實(shí)現(xiàn)方法 將一小型高強(qiáng)度磁體與霍爾芯片封裝在一個(gè)傳感器中，磁體與芯片的距離稍大于臨界觸發(fā)距離，這

13、時(shí)芯片無輸出，相當(dāng)于給芯片預(yù)加一磁偏置。當(dāng)鐵磁質(zhì)接近傳感器時(shí)，由于鐵磁質(zhì)產(chǎn)生較強(qiáng)的附加磁場(chǎng)，與原磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，加強(qiáng)了作用于霍爾芯片的磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)強(qiáng)度大于臨界觸發(fā)強(qiáng)度時(shí)芯片有接近信號(hào)輸出。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量速度高達(dá)10KHz，且成本低廉。在高溫、高濕、飛花落塵嚴(yán)重的惡劣環(huán)境中，性能穩(wěn)定，效果較好。不足的是這種設(shè)計(jì)只能檢測(cè)鐵磁質(zhì)，作用距離稍近，須選用磁感應(yīng)強(qiáng)度長(zhǎng)期穩(wěn)定的磁體。4 霍爾效應(yīng)可逆計(jì)量傳感器光電可逆計(jì)量傳感器具有較為復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路和機(jī)械傳動(dòng)裝置，價(jià)格相對(duì)昂貴，安裝精度要求高，存在傳動(dòng)摩擦，不利于高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。利用鎖存型霍爾效傳感器配合簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化電路可實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)量，克服了光電可

14、逆計(jì)量傳感器的缺點(diǎn)，性能價(jià)格比高。41 基本原理鎖存型霍爾效應(yīng)傳感器A3290具有觸發(fā)鎖存特點(diǎn)，需采用磁體的N、s極交替觸發(fā)才有信號(hào)輸出，單極性磁極觸發(fā)不能輸出連續(xù)脈沖，因此N、S極間隔影響輸出脈沖寬度。利用這一特點(diǎn)，合理安排磁極安裝位置，鎖存型霍爾效傳感器可設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向判定傳感器，用于可逆計(jì)量。圖3霍爾效應(yīng)可逆計(jì)量傳感器電路原理42 實(shí)現(xiàn)方法雙磁鐵采用非對(duì)稱安裝，其中一個(gè)磁鐵的s極朝外，另一個(gè)N極朝外，參見圖3。假設(shè)s極置位霍爾傳感器HL，N極復(fù)位傳感器，顯然磁極順時(shí)針和逆時(shí)針分別掠過HL時(shí)，輸出脈沖寬度不同。電路中IC為六施密特觸發(fā)器，ICB和ICC將HL的輸出信號(hào)反相并分為兩路信號(hào)，一路輸入

15、到由R1、C1與ICA構(gòu)成的微分電路，輸出計(jì)量脈沖。另一路輸入到由R2、C2與ICD構(gòu)成的積分電路。合理選取R2、C2參數(shù)，使積分電路對(duì)寬脈沖能夠積分到ICD的輸入門限電壓，而對(duì)窄脈沖則不能。顯然磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)ICD輸出高電平，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)ICD輸出低電平。采樣輪的正反轉(zhuǎn)得到判斷，并輸出可逆計(jì)量控制電平。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，特別適于高速旋轉(zhuǎn)采樣系統(tǒng)，不足的是低速旋轉(zhuǎn)會(huì)影響判斷。實(shí)際應(yīng)用時(shí)為修正低速缺點(diǎn)，采樣輪直徑盡量大，s、N極要盡量靠近。五 開關(guān)型霍爾傳感器的工程實(shí)現(xiàn)1 元件的選擇與確定開關(guān)型霍爾傳感器的設(shè)計(jì)方案很多, 這里提供一種工程上實(shí)用的實(shí)施方案.硅霍爾片靈敏度K = 21.

16、 7mV/ ( mA·T ) ,工作電流的范圍為010mA, 本文將工作電流定為4mA.選用的磁鋼是直徑為D = 11. 812mm, 厚度為h= 3. 806mm 的釹鐵硼.選用的施密特觸發(fā)器為CD40106( 六反相器) . 當(dāng)電源電壓為V CC= 15V 時(shí), 觸發(fā)器正觸發(fā)的閾值電壓為8. 3V , 負(fù)觸發(fā)的閾值電壓為5. 2V( 實(shí)測(cè)) .初步選定霍爾開關(guān)的“工作點(diǎn)”為Bop =70mT , 此時(shí)磁鋼與霍爾片的距離為r =4. 2mm. 根據(jù)霍爾效應(yīng)原理, 當(dāng)B op= 70mT 時(shí),霍爾電勢(shì)差為VH= 6. 1mV. 若要使D 觸發(fā)器輸出轉(zhuǎn)換為高電平, 它的輸入要大于8.

17、3V, 要將VH 放大1 360 倍以上. 由此增益推出, 若要使D 觸發(fā)器輸出轉(zhuǎn)換為低電平, 它的輸入要小于5. 2V, 對(duì)應(yīng)的VH 小于3. 8mV , “釋放點(diǎn)”為B rp= 44mT , 此時(shí)磁鋼與霍爾片的距離為r =5. 4mm.硅霍爾片提供的差模直流信號(hào)VH 放大后要用單端方式輸出, 雖然它的差模信號(hào)只有幾mV, 但是共模噪聲可高達(dá)幾V, 且差模信號(hào)的放大倍數(shù)要求上千倍之高, 因此放大器減小輸入漂移、噪聲的能力和抑制共模信號(hào)的能力等因素對(duì)總的精度至關(guān)重要. 考慮到上述這些特點(diǎn), 若采用單級(jí)放大, 一個(gè)微小的擾動(dòng)都會(huì)使輸出達(dá)到飽和, 而且單級(jí)放大倍數(shù)過大容易引起線路自激振蕩, 同時(shí)降

18、低頻帶寬度. 通過對(duì)多種方案的試驗(yàn)、比較, 我們認(rèn)為應(yīng)該采用多級(jí)放大, 本實(shí)驗(yàn)中采用的2 級(jí)放大的高輸入阻抗差分放大器效果最好.所設(shè)計(jì)的開關(guān)型霍爾傳感器的電路如圖3所示, 其中: A1 A4 運(yùn)算放大器全部采用±15V 電源.2 差分放大器的設(shè)計(jì)（1）輸入電阻僅使用2 個(gè)放大器的高輸入阻抗放大電路如圖3 中的虛線框( 1) 部分, 它是2 個(gè)同相放大器的簡(jiǎn)單串聯(lián)組合, 差動(dòng)輸入信號(hào)從2 個(gè)放大器的同相端送入, 從而獲得很高的輸入電阻. 根據(jù)運(yùn)算放大器的理論知識(shí), 由圖3 不難看出, 差動(dòng)輸入電阻幾乎就是2 個(gè)運(yùn)算放大器的共模輸入電阻之和. 當(dāng)A1, A2 的共模輸入電阻rC 相等時(shí),

19、 本電路的差動(dòng)輸入電阻可表示為r id2rC ( 1)共模輸入電阻為r iC 1/2rC ( 2)3 差分放大電路的增益電路中運(yùn)放采用的是雙電源制, 這樣, 對(duì)釹鐵硼的極性不做要求時(shí), 對(duì)應(yīng)的差動(dòng)放大器的輸出就可以為正或負(fù). 因此, 第2 級(jí)放大采用的是絕對(duì)值電路, 如圖3 的虛線框( 3) 部分, 設(shè)計(jì)要求R 12= R 13= R14= 2R 16= R . 當(dāng)Vo1> 0 時(shí), D2導(dǎo)通, 有這樣, 無論釹鐵硼的N 極還是S 極與霍爾片相對(duì), 第2 級(jí)運(yùn)放均輸出正電壓, 以便控制D 觸發(fā)器和OC 門的正常工作. 其增益為通過選配電阻, 再經(jīng)過外部調(diào)零, 使得第1級(jí)的放大倍數(shù)為A1=

20、 342, 第2 級(jí)的放大倍數(shù)為A 2= 4, 總的放大倍數(shù)為A = A1A 2= 1 368.在不同外部條件下進(jìn)行測(cè)量, 其穩(wěn)定性高, 與理論值符合性好, 輸出的高、低電位轉(zhuǎn)換點(diǎn)可靠、穩(wěn)定.該設(shè)計(jì)線路的優(yōu)越性在于:1) 由2 個(gè)運(yùn)放組成的差動(dòng)放大電路的精度高, 且與由3 個(gè)運(yùn)放組成的差動(dòng)放大電路相比,性價(jià)比較好;2) 可靠的外部調(diào)零線路保證了輸出的準(zhǔn)確性;3) 絕對(duì)值放大電路使得測(cè)量時(shí)不需要進(jìn)行磁極判斷.五 結(jié)合實(shí)際案例分析傳感器的應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域出租車計(jì)價(jià)器1 開關(guān)型霍爾集成傳感器幾種使用型式（1）碰頭式如圖3, 磁鐵處在開關(guān)型霍爾傳感器的中心軸線上, 且移動(dòng)方向與中心軸線相一致。當(dāng)磁鐵

21、接近開關(guān)霍爾傳感器, 使B >B OP , 開關(guān)霍爾傳感器導(dǎo)通, 輸出低電平。當(dāng)磁鐵反向離開時(shí), B <BRP, 開關(guān)霍爾傳感器斷開。輸出高電平。磁鐵在這種情況下往復(fù)移動(dòng)就產(chǎn)生高低電平的信號(hào)。（2）滑近式有平行滑近和旋轉(zhuǎn)滑近。平行滑近: 磁鐵端平面與霍爾傳感器工作面的延長(zhǎng)面相平行。其間距使磁鐵平行滑近正對(duì)開關(guān)型霍爾傳感器時(shí), 所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B >BOP, 開關(guān)型霍爾傳感器輸出為低電平, 磁鐵平行滑離。使B <BRP 時(shí),開關(guān)型霍爾傳感器產(chǎn)生高電平, 旋轉(zhuǎn)滑近。如圖4, 是出租車計(jì)價(jià)器的一種傳感器。由開關(guān)型霍爾傳感器、轉(zhuǎn)軸( 上嵌有磁鐵) 、上下軸承、鋁材制成的殼體等

22、組成。轉(zhuǎn)軸與汽車變速箱連動(dòng), 汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)軸也旋轉(zhuǎn),當(dāng)嵌有的磁鐵, 從側(cè)面滑近正對(duì)開關(guān)型霍爾傳感器時(shí), 輸出低電平; 當(dāng)磁鐵滑離時(shí), 開關(guān)型霍爾傳感器輸出高電平。轉(zhuǎn)軸不斷旋轉(zhuǎn), 所產(chǎn)生的高、低電平供計(jì)價(jià)器計(jì)數(shù)。（3）磁屏蔽式開關(guān)型霍爾傳感器正對(duì)著磁鐵, 它們之間有一定距離的空氣隙,這時(shí)開關(guān)型霍爾傳感器受到磁場(chǎng)作用, 輸出低電平。若在空氣隙中加一片軟鐵薄片, 如圖5- 1 所示。將作用于開關(guān)型霍爾傳感器上的磁場(chǎng)屏蔽, 輸出高電平。L22 型出租車計(jì)價(jià)器檢定裝置的傳感器就是采用這種型式: 如圖5- 2, 磁鐵與開關(guān)型霍爾傳感器裝在銅材制成的殼體中。開關(guān)型霍爾傳感器正對(duì)磁鐵, 它們之間有一定的空氣隙

23、。由軟鐵薄片制成的轉(zhuǎn)盤, 形狀如圖5- 3 所示, 轉(zhuǎn)盤上有對(duì)稱且相互間隔的”葉片”和”缺口”。轉(zhuǎn)盤安裝在檢定裝置主滾輪的軸端, 隨主滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)入氣隙中, 磁力線被屏蔽, 霍爾傳感器輸出高電平。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)離氣隙而缺口轉(zhuǎn)入時(shí), 霍爾傳感器輸出低電平。轉(zhuǎn)盤隨主滾輪不斷轉(zhuǎn)動(dòng), 霍爾傳感器輸出的高、低電平的脈動(dòng)信號(hào)供檢定裝置計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。（4）集磁式由觸發(fā)齒圈、霍爾傳感器、永久磁鐵等組成。永久磁鐵的磁力線, 穿過開關(guān)霍爾傳感器通向觸發(fā)齒, 這時(shí)觸發(fā)齒圈相當(dāng)于一個(gè)集磁器。當(dāng)觸發(fā)齒圈旋轉(zhuǎn)為圖6- 1 狀態(tài)時(shí), 磁力線分散, 穿過開關(guān)型霍爾傳感器的磁場(chǎng)相對(duì)較弱。當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)為圖6- 2 狀態(tài)時(shí), 磁力線密集, 穿過開關(guān)霍爾傳感器的磁場(chǎng)相對(duì)就強(qiáng), 開關(guān)霍爾傳感器隨著觸發(fā)齒圈的旋轉(zhuǎn)輸出高低電平?！版i定型”開關(guān)型霍爾傳感器的用法, 現(xiàn)舉一例說明: 現(xiàn)有一些汽車的車速里程表的傳感器就是采用“鎖定型”開關(guān)型霍爾傳感器制成。如圖7- 1 在一個(gè)直徑為20 毫米的圓盤上, 沿半徑方向嵌有六對(duì)磁極,S 極N 極相互交錯(cuò), 并間隔30b角?；魻杺鞲衅髌叫械刭N近圓盤與圓盤間有一小縫隙。如圖7- 2, 當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí), S 極N 極交錯(cuò)地作用于霍爾傳感器, 使之輸出高低電平信號(hào)給車速里程表。有安裝出租車計(jì)價(jià)器的, 也同時(shí)作為計(jì)價(jià)