利用TLE4921-5U設(shè)計差分霍爾速度傳感器

　　圖3：TLE492-5U測試電路

　　4．?dāng)?shù)據(jù)處理

　　如表1，標(biāo)準(zhǔn)的TLE4921-5U靈敏度為-5mV/mT，在零磁場或者差分磁場ΔB為零時，直流偏置電壓為2V。示波器測得的電壓正比于霍爾傳感器感應(yīng)到的差分磁場強度，數(shù)據(jù)中包含直流分量和交流分量。因為傳感器基于差分原理，所以直流分量和磁場偏磁無關(guān)。只有交流信號才反應(yīng)目標(biāo)輪移動。

　　表1：TLE4921-5U 參數(shù)

　　測試時建議使用英飛凌標(biāo)定好的TLE4921-5U，以保證芯片靈敏度及直流偏置電壓在標(biāo)稱范圍，從而采集到較理想信號。測試時可以在不同溫度條件（如分成常溫，高溫和低溫）以及不同轉(zhuǎn)速下測試目標(biāo)輪在不同氣隙下信號表現(xiàn)。為了便于分析同一目標(biāo)輪在不同氣隙下表現(xiàn)，可將轉(zhuǎn)速臺架電機的觸發(fā)信號作為示波器信號采集的觸發(fā)信號，從而確保采樣信號都是從同一個起始點開始采集。信號采樣時盡量保證采樣到一個完整周期的目標(biāo)輪信號，以確保信號準(zhǔn)確性。

　　最后將采集到的信號從示波器中導(dǎo)出到表格中編輯，此時采集到的是差分霍爾電壓，并且包含直流信號和交流信號。處理數(shù)據(jù)時需要去除掉直流信號，并將交流霍爾電壓信號轉(zhuǎn)換成差分磁場信號。結(jié)合表1的參數(shù)，假設(shè)差分霍爾電壓為V，則差分磁場信號：

　　式 4-1

　　通過上述步驟，便可以采集到需要的差分磁場信號。通過分析差分磁場信號，我們能夠獲悉目標(biāo)輪信息（如軸向跳動，齒距對信號影響，加工槽對信號影響等），不同氣隙下信號表現(xiàn)（如最大氣隙，最小氣隙表現(xiàn)等），信號干擾情況，差分磁場信號強度等。

　　5.參數(shù)解釋及磁滯算法介紹

　　在分析數(shù)據(jù)之前，先簡單介紹下幾個參數(shù)以及傳感器磁滯算法，以便更好理解傳感器并選擇合適產(chǎn)品。

　　5.1參數(shù)介紹

　　BPre-induction： 是指背磁磁鐵的磁場強度，在英飛凌規(guī)格書中，差分式霍爾傳感器可工作在磁場南極或者北極，其背磁磁場強度范圍在-500~500mT，傳感器工作在更大的磁場強度下不會造成傳感器的損壞，其背磁磁場強度會直接影響傳感器氣隙表現(xiàn)。

　　ΔBstatic：是指在零磁場強度或者均勻磁場強度下差分霍爾探頭感應(yīng)到的差分磁場強度，對于英飛凌差分霍爾速度傳感器一般要求ΔBstatic 小于30mT，如圖7所示，傳感器芯片里兩個霍爾探頭距離為2.5mm（TLE4941PlusC為2.0mm以便更好適應(yīng)較小齒距的輪速傳感器應(yīng)用），應(yīng)用時需滿足ΔBstatic=|Bp1-Bp2|30mT。如果ΔBstatic大于30mT，可能造成輸出信號占空比不良。為了減小靜態(tài)差分磁場強度，對于背磁感應(yīng)方式，傳感器設(shè)計時可在背磁和傳感器之間增加導(dǎo)磁片，這樣可以使得磁場分布更加均勻，從而減小兩個霍爾探頭之間靜態(tài)磁場強度差異。

　　圖4：靜態(tài)差分磁場