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霍尔传感器工作原理简介

时间:2022-01-29 19:10:52

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霍尔传感器工作原理简介

范围

此文档适用于扫地机的霍尔传感器参考使用。

霍尔传感器概述

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。线性霍尔一般用于检测位移量,电流大小;开关霍尔一般用于检测转速,磁场有无的变化。

扫地机上线性霍尔一般使用检测水位高低,检测尘盒时可区别尘盒未安装,装好和没装好的ADC值差异;

全极性开关霍尔检测尘盒,水箱等是否在位;地磁条一般使用±30gs单极性霍尔;轮速计一般使用双极性霍尔,轮子圆周上间隔分布均匀S,N极性霍尔,电机上霍尔输出信号OUT生成有高有低的方波信号。

1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。当施加给线性型霍尔传感器的磁场逐渐增强时,其输出的电压会逐渐增大,即输出信号为模拟量。

霍尔效应电压转换为ADC值:

1)首先知道接入ADC位数是多少的,一般为12位,2^12=4096,ADC值变化范围0~4095

2)明确ADC参考电压为多少,一般为3.3V

3)ADC值=(4096*霍尔电压)/3300,霍尔电压单位为mV

2、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,施密特触发器和输出级组成,它输出数字量。

1)单极性霍尔开关会指定某个电极靠近远离时有电平变换;

2)双极性霍尔开关有两个磁极N,S,分别对应控制开和关(高低电平),它具有锁定作用。磁极离开后要使用另一磁极解锁开关,切换高低电平;

3)全极性霍尔开关不需识别S,N极,可识别高低电平变换。

霍尔传感器性能需求

1、工作电压:建议3.3V或5V;工作电流:选取低功耗型号

2、开关型霍尔:磁场特性工作点Bop:≥±30Gs,释放点Brp:≥±25Gs,磁滞Bhys:12Gs,此项参数关系到磁铁磁场选择。

3、线性霍尔:灵敏度至少10mV/Gs以上,最高输出电压,需要转换为应用的最高电压匹配

4、当选择磁铁时,一般磁场,比选择的霍尔传感器工作点大1-2倍,磁场和尺寸是无关的,霍尔组件将感应磁场并工作。磁铁材料,磁铁磁极和霍尔传感器感应距离约1cm。

5、温度℃与工作高斯曲线,反应温漂数据,随着温度升高,高斯值变化小,特别是在室温25℃~40℃无明显变化。

结构设计要点

1、磁铁磁极和霍尔传感器感应距离建议约1cm,距离越近感应敏感度更好。

2、霍尔传感器远离电机,敏感IC,间隔距离需≥3.5cm,减少相互间磁性干扰

3、扫地机上磁铁推荐使用钕铁硼材料,圆柱形设计为直径3mm,厚度3mm,长方形长宽3*3mm,厚度2mm。(易良盛推荐方案)

硬件设计要点

1、OUT为开漏输出信号,建议硬件接口带中断IO

2、输出OUT预留硬件上拉,电压参考IO工作最高电压

环境要求(如有)

工作温度:-40~85℃

存储温度:-50~150℃

安规法规要求(如有)

1、静电放电保护Electrostatic Discharge (ESD) Protection:≥±4kV。

整机性能最低要求需满足接触4kV,空气8kV,根据整机产品定义要求。

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