霍爾速度傳感器原理及算法介紹
摘要:本文主要簡(jiǎn)單介紹英飛凌霍爾系列傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域速度檢測(cè)方面的應(yīng)用。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/147847.htm隨著汽車(chē)電子的發(fā)展,現(xiàn)代汽車(chē)裝配有各種傳感器,如角度傳感器,位置傳感器,轉(zhuǎn)速傳感器等。這些傳感器將各種輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)化為電信號(hào),用于調(diào)節(jié)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和舒適性系統(tǒng)等。霍爾效應(yīng)是比較理想的磁性感應(yīng)技術(shù),通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化,轉(zhuǎn)化成電信號(hào)用于檢測(cè)速度,位置,角度等。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn),如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,魯棒性好,可靠性高,壽命長(zhǎng),功耗低,溫度范圍廣,抗干擾能力強(qiáng),耐灰塵油污腐蝕等。
工作原理
信號(hào)偏移處理
在現(xiàn)代汽車(chē)領(lǐng)域,往往要求傳感器模塊工作在-40℃至150℃范圍,有些甚至要求工作在175℃。一方面磁性材料會(huì)受到溫度影響,另外霍爾探頭本身也有溫度效應(yīng)。因此必須對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
除溫度影響外,霍爾元件還容易受到機(jī)械應(yīng)力,焊接或者封裝影響,且由于半導(dǎo)體工藝的波動(dòng)造成產(chǎn)品之間存在差異,如霍爾材料或者厚度不均勻等,造成信號(hào)的偏差和漂移。通過(guò)chopper主動(dòng)誤差補(bǔ)償方法可以消除信號(hào)路徑產(chǎn)生的偏移、機(jī)械應(yīng)力對(duì)霍爾探頭影響以及焊接注塑等工藝對(duì)封裝的影響所帶來(lái)的偏差和漂移。
霍爾探頭輸出信號(hào)主要由三部分組成:工藝造成的差異,機(jī)械應(yīng)力誤差以及霍爾電壓。這三部分只有霍爾電壓才是有用的信號(hào),其余部分是需要消除掉的偏差。
如圖1所示,在階段1電流自上而下流入霍爾探頭,從右到左采樣霍爾電壓。在階段2電流從左往右流入霍爾探頭,從上往下采樣霍爾電壓。同樣的,在階段3和階段4輸入電流和輸出電壓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°。由圖1可以看出,通過(guò)旋轉(zhuǎn)電流方法,只是改變了偏差的方向,而不會(huì)改變霍爾電壓的方向。通過(guò)代數(shù)方法很容易消除掉信號(hào)的偏差及漂移?! ?/p>
信號(hào)處理
霍爾速度傳感器主要由電源電壓調(diào)整電路,霍爾探頭,放大器,濾波器,比較器,數(shù)字信號(hào)處理電路,AD轉(zhuǎn)換器,DA轉(zhuǎn)換器等組成?;魻柼筋^檢測(cè)到的磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大并經(jīng)過(guò)低通濾波器后由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器,數(shù)字信號(hào)處理電路以及DA轉(zhuǎn)換器組成閉環(huán)回路,信號(hào)數(shù)字化后進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路中,處理電路會(huì)檢測(cè)信號(hào)上升或者下降瞬態(tài)情況并相應(yīng)觸發(fā)輸出信號(hào),同時(shí)還會(huì)檢測(cè)信號(hào)最大最小值并計(jì)算其平均值,該平均值通過(guò)DA轉(zhuǎn)換后反饋到輸入信號(hào)中用于補(bǔ)償磁場(chǎng)信號(hào)偏移。比較器用于比較磁滯信號(hào),信號(hào)會(huì)根據(jù)不同磁滯算法進(jìn)行切換。
英飛凌霍爾速度傳感器介紹
英飛凌以TLE49XX命名霍爾系列傳感器,其中字母E代表汽車(chē)級(jí),I代表工業(yè)級(jí),V代表消費(fèi)級(jí)。數(shù)字49代表霍爾感應(yīng)原理,50代表iGMR感應(yīng)原理,51代表AMR感應(yīng)原理。最后兩位數(shù)字代表其應(yīng)用。英飛凌霍爾速度傳感器可以應(yīng)用在輪速,變速箱速度,凸輪軸和曲軸速度及位置檢測(cè)等。
在信號(hào)輸出方面,主要有兩線制電流式和三線制電壓式兩種。兩線制電流式輸出電流信號(hào)在7mA和14mA這兩個(gè)電流上變換。圖2是典型的兩線制電流式傳感器應(yīng)用電路?! ?/p>
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評(píng)論