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基于霍尔电路设计的可逆计量传感器
来源:本站整理  作者:佚名  2011-12-19 20:23:19




1.3 集成化单片双霍尔开关位置传感器
    霍尼韦尔(Honeywell)公司曾发表了SS526DT双霍尔开关位置传感器,能够实现转向判别和速度输出,主要用于方向检测与控制,其电路原理框图如图3所示。传感器内含两个相距1.4 mm的霍尔芯片,封装在热模材料内。为实现转向判别,片内设计了逻辑运算单元,提供沿封装面方向的磁场梯度变化的速度与方向输出。

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    这种电路的优点是能够直接输出可逆计量信号,缺点是需要配用特殊设计的梯度磁场取样系统,关于它的应用报导尚不多见。但是如果霍尔元件处在大范围的梯度磁场中,片内霍尔电压将持续存在,其抗干扰能力将下降,这也是这类传感器采用锁存型霍尔芯片的原因之一。因此建议应用非锁存开关型霍尔芯片时,要避免采用大范围的梯度磁场触发。

2 基于霍尔电路的可逆计量传感器
    对比以上几种电路的特点,提出一种新的设计方案,基于霍尔电路设计的可逆计量传感器,不用信号处理电路支持,能够实现自动判向,直接输出可逆计量信号,电路简洁、原理简单、实现容易。
2.1 传感器构成与电路原理
    传感器由两片霍尔芯片构成,H1为一开关型霍尔电路(例如A3144),H2为一锁存型霍尔电路(例如A3290)。电路原理如图4所示,为描述问题方便,图4还给出了等效简图。两芯片紧靠、敏感面在同一平面内并朝向触发磁体。设H1用S极触发;H2用S极锁存,用N极解除锁存;VCC为电源正端,Vss为电源负端;芯片独立输出,分别为OUT1,OUT2。其中OUT1输出计量脉冲,OUT2输出转向电平信号(高/低)。

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2.2 取样旋转磁体设计
    旋转取样系统由两块磁体构成,如图5所示。其中一块磁体的S极朝向传感器敏感面,另一块磁体的N极朝向传感器敏感面。S,N在同一象限内安装,且按正转顺序排列,S,N间隔小于π/2。当磁体旋转时,S极将依此触发H1,H2,N极只对H2有效。

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2.3 传感器工作原理
    根据取样系统和电路的设计特点,H1,H2和S,N都有排列次序,如图6所示。当旋转磁体正转时(设周期为T),S极将依此触发H1,H2,由于H1是开关型霍尔芯片,输出不锁存,S极掠过H1后,OUT1也将由低电平变为高电平,每触发一次输出一个脉冲。然后S极触发H2,由于H2具有锁存特性,OUT2低电平被保持,但是因N,S极间隔小于π/2,N极将以相对较短的时间间隔触发H2,解除H2的锁存,OUT2变为高电平,OUT2输出一个低电平持续时间小于T/4的短暂脉冲,而高电平持续时间将大于3T/4。分析输出时序可见,OUT1输出低电平脉冲的时间正好在OUT2维持输出高电平时段。其结果等效于OUT1输出转数脉冲,OUT2输出表示正转的高电平。同理,当旋转磁体反转时,S极先触发H2,在OUT2维持低电平输出期间,再触发H2,OUT1输出一个转数脉冲,OUT2输出表示反转的低电平。以上分析说明,该电路能够识别转向,直接输出可逆计量信号。

3 结语
    应当指出,虽然OUT2输出也存在脉动,但在OUT1输出计量脉冲有效低电平时间内,OUT2输出高/低电平保持不变,并不影响可逆计量结果。这个设计方案,完全基于霍尔电路构成,不用外围电路支持,实现了转向识别,并能直接输出可逆计量信号。具有电路简单、可靠实用的优点,可与通用计量装置直接接口实现可逆计量。

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