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利用TLE4921-5U設(shè)計(jì)差分霍爾速度傳感器

作者: 時(shí)間:2013-09-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1. 概述

  霍爾效應(yīng)是常用的感應(yīng)技術(shù)之一,在汽車(chē)領(lǐng)域可以用于檢測(cè)速度,角度,位移等。其中速度檢測(cè)通常用式霍爾

  速度在設(shè)計(jì)時(shí)除需要滿足系統(tǒng)電氣要求外,還需要結(jié)合其實(shí)際使用環(huán)境如目標(biāo)輪齒距,磁場(chǎng)強(qiáng)度,是否需要振動(dòng)抑制算法,轉(zhuǎn)速范圍等。因此要設(shè)計(jì)好一款適合該系統(tǒng)應(yīng)用的傳感器,采集目標(biāo)輪信息是很有必要的。

  本文介紹如何利用TLE491-5U產(chǎn)品特性進(jìn)行目標(biāo)輪信息采集,通過(guò)分析傳感器磁場(chǎng)信號(hào),并結(jié)合傳感器算法來(lái)選擇適合應(yīng)用的產(chǎn)品。

  2. 介紹

  是基于霍爾原理的速度傳感器,具有高靈敏度以及優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性和對(duì)稱的閾值以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的占空比,通過(guò)測(cè)量磁通量的變化來(lái)檢測(cè)目標(biāo)輪的運(yùn)動(dòng)以及參考位置,可用于轉(zhuǎn)速測(cè)量如輪速,變速箱速度,曲軸速度等。

  如圖1所示,主要由電源調(diào)整電路,霍爾探頭,差分放大器,偏差補(bǔ)償濾波器,施密特觸發(fā)器以及集電極開(kāi)路輸出組成。

  TLE4921-5U霍爾探頭之間距離2.5mm,差分霍爾探頭檢測(cè)到磁場(chǎng)變化并產(chǎn)生差分信號(hào),差分信號(hào)包含直流信號(hào)以及交流信號(hào),差分信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波器及外部電容處理后可以消除直流偏移分量,交流信號(hào)通過(guò)比較Bop和Brp來(lái)控制開(kāi)漏極電路的開(kāi)通和關(guān)閉。

  利用TLE4921-5U設(shè)計(jì)差分霍爾速度傳感器

  圖1: TLE4921-5U系統(tǒng)框圖

  如圖2是傳感器差分信號(hào)產(chǎn)生及處理示意圖,集成在芯片背面的磁鐵提供傳感器工作需要的恒定磁場(chǎng),對(duì)于霍爾效應(yīng)傳感器,常用的背磁磁性材料主要有NdFeB,SmCo等稀土材料。當(dāng)兩個(gè)霍爾探頭檢測(cè)到相同磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),無(wú)論磁場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)弱,其差值均為零,此時(shí)差分霍爾傳感器感應(yīng)到的信號(hào)為零。當(dāng)兩個(gè)霍爾探頭檢測(cè)到磁場(chǎng)變化時(shí),便產(chǎn)生差分信號(hào)。差分信號(hào)幅值受差分磁場(chǎng)強(qiáng)度影響,差分磁場(chǎng)信號(hào)越強(qiáng),則產(chǎn)生的差分信號(hào)越強(qiáng),反之越弱。信號(hào)處理過(guò)程中,當(dāng)差分信號(hào)超過(guò)ΔBrp時(shí),集電極輸出電路關(guān)斷,此時(shí)輸出端被上拉電阻上拉至電源電壓,輸出為高電平。當(dāng)差分信號(hào)小于ΔBop時(shí),集電極輸出電路開(kāi)路,此時(shí)由于集電極內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上拉電阻,輸出端被拉低到地,輸出為低電平。

  圖2:傳感器信號(hào)產(chǎn)生及處理

  圖2:傳感器信號(hào)產(chǎn)生及處理

  3.應(yīng)用電路

  前文已經(jīng)談到在信號(hào)處理過(guò)程中,芯片內(nèi)部集成的高通濾波器,利用外部電容,通過(guò)一個(gè)時(shí)間常數(shù)后將差分信號(hào)調(diào)整到零點(diǎn)。因此當(dāng)TLE4921-5U作為速度傳感器使用時(shí),外部濾波電容起到信號(hào)處理作用,電容異常將會(huì)影響到切換閾值,最終影響到數(shù)字輸出信號(hào)。當(dāng)TLE4921-5U用于傳感器差分模擬量信號(hào)采集時(shí),則不需要使用該濾波電容。

  如圖3為T(mén)LE4921-5U用于采集傳感器差分信號(hào)的應(yīng)用電路,管腳定義從左往右分別為電源,輸出,地以及參考電容端。傳感器1腳電源端和3腳地之間連接12V電源,2腳輸出端懸空,4腳參考電容端不接電容,示波器差分探頭連接參考電容端及地,用于測(cè)量差分信號(hào)。選擇阻抗大于10兆歐

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