开关霍尔效应传感器是一种磁敏接近传感器，具有应用灵活、工作电压范围广、采样频率高的特点。它是一种可靠性高、无接触的清洁传感器，广泛应用于位置传感和旋转测量。开关霍尔效应传感器主要分为单极接近型和双极锁定型，其基本原理和应用不再详细。以下介绍了位置传感和旋转测量中的几种特殊用途。 1 双极性开关型霍尔效应传感器 成品霍尔传感器在芯片封装时无统一标准，或用磁体的S极触发，或使用N极触发，当磁体嵌入固定时，用户需要在维护和更换时判断磁极性，使用不方便。双极开关霍尔传感器压力传感器不需要判断磁极性，具有很大的灵活性和方便性。 1．1 基本原理 霍尔芯片A3144的某种感应是磁体S假设这一面是极其敏感的s那么另一边一定是N假设这一面叫极其敏感N面。 将两个开关型霍尔芯片A、B贴近叠放在一起，A芯片在前且s面朝外，B芯片在后且N面朝外，两芯片开路输出0a、0b连接作为输出端，共享相同的电源，并包装在铜螺栓装置中，芯片面向磁极N或S。 1．2 实现方法 由于A、B芯片前后堆放，磁场通过A芯片作用B芯片的敏感的敏感面B芯片的灵敏度会下降。实验证明，磁体对底层的磁体B芯片的触发距离和A芯片减少1.5mm左右为补偿B芯片灵敏度的降低可以通过在其背面添加一个小的铁磁材料来补偿。稀土磁钢的磁场可以通过A并能触发芯片B芯片，当S当非常接近传感器时，A芯片输出，N当非常接近传感器时，B芯片输出。这样，无论磁极接近传感器，总有一个芯片输出，而不需要关心磁极性。双极性开关霍尔效应传感器的优点是不需要关心磁极性，传感器位移传感器交换强，更换和维护方便。缺点是使用两个芯片，成本略有增加，B芯片的作用距离略有减小。 2 霍尔效应高速旋转编码器 精确测量旋转角时常采用光电旋转编码器来实现，但在使用环境恶劣和精度要求不高的场合，使用光电旋转编码器会造成系统成本过高，为提高可靠性一般采用多个廉价可靠的开关型霍尔效应传感器按不同的角度位置安装，用旋转的磁体分别掠过传感器的作用面来采样。当采样点较多时，这种方法使用的传感器数量和信号线较多，安装不便，且占用控制系统接口资源较多。 2．1 基本原理 同双极性开关型霍尔效应传感器，不同点是A、B两个芯片分别输出。A芯片作为起始零点脉冲输出B脉冲输出作为旋转角度的顺序，无论采样点是多少，只需安装旋转编码传感器和四芯电缆，占用两个系统接口。结构原理见附图1。 2．2 实现方法 安装磁体时，其中只有一个比如s极向传感器的作用面，其他磁体N极朝向作用面，当磁体旋转时，s当开关霍尔效应旋转编码器时，编码器输出零脉冲N旋转编码器是由控制系统判断和测量的序列脉冲输出，见附图1。由于磁体间隙较大，零点脉冲与序列脉冲不重叠，采用两线输入，控制系统的软件处理非常简单。 这种传感器优点是用一个传感器代替多个传感器，安装简单成本低，采样点越多，优越性越明显。不足的是两个输出的脉冲宽度与旋转速度有关；采样点较多时，需要较大直径的磁体安装轮。在印刷设备的程序控制系统中，采用了开关型霍尔效应旋转编码器，简化了系统设计，减少了传感器数量。 3 磁偏置霍尔效应高速齿轮接近开关 电容或电感式接近开关由于工作频率低，难以满足高速旋转的测量。而能满足高速测量的齿轮传感器则价格相对昂贵。可利用开关型霍尔效应传感器芯片设计廉价的高速霍尔效应接近开关。 3．1 基本原理 开关型霍尔效应传感器称重传感器对磁感应强度有一临界值，磁感应强度超过临界值时霍尔芯片被触发输出。采用顺磁物质或加大磁通量，可增强磁感应强度，铁质齿轮正好能满足这一要求。 3．2 实现方法 将一小型高强度磁体与霍尔芯片封装在一个传感器中，磁体与芯片的距离稍大于临界触发距离，这时芯片无输出，相当于给芯片预加一磁偏置。当铁磁质接近传感器时，由于铁磁质产生较强的附加磁场，与原磁感应强度方向相同，加强了作用于霍尔芯片的磁感应强度，当强度大于临界触发强度时芯片有接近信号输出。这种传感器的优点是测量速度高达10KHz，而且成本低。在高温、高湿度、飞花落尘严重的恶劣环境下，性能稳定，效果好。缺点是这种设计只能检测铁磁，工作距离稍近，必须选择磁感应强度长期稳定的磁体。 4 霍尔效应可逆计量传感器 光电可逆计量传感器具有较为复杂的转换电路和机械传动装置，价格相对昂贵，安装精度要求高，存在传动摩擦，不利于高速连续运转。利用锁存型霍尔效传感器配合简单的转化电路可实现可逆计量，克服了光电可逆计量传感器的缺点，性能价格比高。 4．1 基本原理 锁存型霍尔效应传感器A3290具有触发锁的特点，需要使用磁体N、s只有交替触发才能输出信号，单极磁极触发不能输出连续脉冲N、S极间隔影响输出脉冲宽度。利用这一特点，合理安排磁极安装位置，锁定霍尔效传感器可设计可逆测量的转向判断传感器。 4．2 实现方法 双磁铁采用非对称安装，其中一个磁铁的s另一个极朝外N假设极朝外s霍尔传感器的极端位置HL，N显然，磁极顺时针和逆时针分别经过极复位传感器HL输出脉冲宽度因电路而异。IC六施密特触发器，IC—B和IC—C将HL的输出信号反相并分为两路信号，一路输入到由R1、C1与IC—A由微分电路组成，输出计量脉冲。另一个输入由R2、C2与IC—D构成的积分电路。合理选择R2、C2参数使积分电路对宽脉冲进行积分IC—D输入门限电压，而不是窄脉冲。显然，当磁铁逆时针旋转时IC—D输出高电平，顺时针旋转IC—D输出低电平。判断采样轮的正反转，输出可逆计量控制电平。 这种传感器的优点是电路简单，特别适于高速旋转采样系统，不足的是低速旋转会影响判断。实际应用时为修正低速缺点，采样轮直径尽量大，s、N尽量靠近。 霍尔效应传感器技术成熟、应用广泛，但其衍生产品大多具有专用特点，价格相对昂贵。基于价格低廉开关型霍尔传感器设计的几种特殊用法传感器，电路简单，可与芯片一起封装。设计合适的采样轮，可实现上述几种传感器的相应功能，对于简化设计、提高稳定性、可靠性和降低控制系统成本，具有现实意义。