采用霍尔传感器应用指南亚博尊贵会员

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回答通用传感器IC技术问题如“采用霍尔是什么?”

亚博棋牌游戏快板微系统使用最新的集成电路技术结合世纪霍尔效应产生采用霍尔传感器芯片。这些非接触式磁激活开关和传感器集成电路有可能简化和改进机电系统。

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• 低成本简化开关
• 高效、有效、低成本的线性传感器集成电路
• 崎岖的服务敏感电路
• 亚博尊贵会员
• 霍尔效应:它是如何工作的呢?
• 采用霍尔线性输出设备
• 数字输出采用霍尔开关
• 操作
• 特点和公差
• 开始
• 分析
• 总有效气隙(TEAG)
• 的操作模式
• 陡峭的斜坡和高通量密度
• 叶片断续器开关
• 为数字展厅设备电气接口
• 通用接口电路
• 扶轮活化剂对霍尔开关
• 环磁铁霍尔开关应用亚博尊贵会员
• 双极型数字交换机
• 数字锁存
• 平面和垂直大厅设备
• 环磁铁详细讨论
• 温度效应
• 一个便宜的选择
• 环磁铁选择
• 叶片旋转亚铁催化剂
• 叶片在亚铁操作
• 转子设计
• 材料
• 转子叶片/窗口宽度、大小
• 磁性陡峭的斜坡上一致的切换
• 小型空气间隙陡峭的斜坡
• 通量集中器支付股息
• 温度稳定性的操作点
• 计算闭合角和责任周期变化
• 轴承磨损的影响
• 安装也会影响稳定性
• 交
• 增强的考虑
• 个人校准技术
• 操作模式:正面和削减
• 操作模式的改进:复合磁体
• 有偏见的操作
• 通量密度增加改善磁路
• 通量集中器
• 通孔
• 磁铁的选择
• 先进的应用程序亚博尊贵会员
• 限流和测量电流传感器ICs
• 多应用程序亚博尊贵会员
• 其他应用线性亚博尊贵会员传感器集成电路
• 使用校准设备
• 术语表

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低成本简化开关

简化开关霍尔传感器IC的强项。采用霍尔集成电路开关结合霍尔电压发生器、信号放大器、施密特触发电路和晶体管输出电路单个集成电路芯片上。输出是干净、快速、切换没有反弹机械开关)(一个固有的问题。采用霍尔开关通常运行在100 kHz重复率,和成本小于许多常见机电开关。

高效、有效、低成本的线性集成电路采用霍尔传感器

线性采用霍尔传感器集成电路检测到运动,位置,或改变电磁铁的磁场强度,永久磁铁或铁磁材料的磁应用偏见。能源消耗非常低。输出是线性和temperature-stable。传感器集成电路频率响应是平的大约25 kHz。

采用霍尔传感器集成电路更高效和有效的归纳或光电传感器,并以更低的成本。

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崎岖的服务敏感电路

采用霍尔传感器集成电路几乎是不受环境污染,适合使用在严重的服务条件下。电路非常敏感,并提供可靠,在紧公差应用程序重复操作。亚博尊贵会员

亚博尊贵会员

亚博尊贵会员申请采用霍尔集成电路包括使用在点火系统中,速度控制,安全系统,调整控制,微米,机械限位开关,电脑,打印机,磁盘驱动器,键盘、机床、钥匙开关,按钮开关。他们也用作转速计皮卡,当前的限位开关,位置探测器,选择器开关、电流传感器、线性电位计,旋转编码器,无刷直流电机换向片。

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采用霍尔是什么?

基本的霍尔元件是一小片半导体材料,称为霍尔元件,或活动区域,如图1所示。

一个恒定的电压源,如图2所示,部队一个恒定的偏置电流,我_偏见,流入半导体表。输出电压的形式,V_大厅,测量板的宽度。在缺乏磁场,V_大厅有一个微不足道的价值。

如果有偏见的霍尔元件放置在磁场与磁通线成直角的偏置电流(见图3),输出电压的变化磁场的强度成正比。这是霍尔效应,由e . f·霍尔在1879年发现的。

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采用霍尔线性输出设备

基本的霍尔元件的输出电压是很小。这可能存在的问题,尤其是在一个电嘈杂的环境。添加一个稳定、高质量的直流放大器和电压调节器电路(见图4和图5)提高换能器的输出,并允许该设备操作在一个广泛的电源电压。修改后的设备提供了一个易于使用的是线性模拟输出,应用磁通密度成正比。

最新的线性输出设备列表的快板,至:线性位置传感器集成电路。

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数字输出采用霍尔开关

添加一个施密特触发器阈值检测器内置磁滞,如图6所示,给出了采用霍尔电路数字输出功能。当应用磁通密度超过一定极限,触发器提供了一个干净的过渡从没有接触反弹。内置磁滞消除振荡(伪输出的切换)通过引入死区,磁开关动作后禁用阈值传递。

一个开路集电极NPN型或n沟道场效应晶体管(场效应电晶体)输出晶体管的电路(参见图7)给出了开关数字逻辑兼容性。短裤的晶体管饱和开关输出端对地的地方应用通量密度高于刺激之旅的设备。开关是兼容所有数字家庭。输出晶体管可以接收足够的电流直接驱动许多负载,包括继电器、双向可控硅,在所,led灯,灯。

电路元素在图7中,装配在一个单片硅片和封装在一个小的环氧树脂或陶瓷外壳,普遍都是采用霍尔数字交换机。设备类型之间的差异通常是发现在磁等规格参数,操作温度范围,温度系数。

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操作

所有采用霍尔设备被激活的磁场。挂载设备和电气连接必须提供。负载电流等参数,环境条件,和电源电压必须在特定范围内数据表所示。

磁场有两个重要特征:磁通密度,B(本质上,磁场强度),磁场极性(北或南)。Hall-devices,取向磁场相对于设备的有效面积也很重要。(霍尔元件)的大厅的活动区域设备嵌入在一个硅芯片位于平行,稍微内,一个特定的包。那张脸被称为品牌的脸因为它通常是面对被标记的零件号(每个设备的数据表显示的活动区域深度品牌脸)。最优操作开关、磁通线必须面向交叉垂直地通过有效面积(平面大厅的品牌设备,或敏感的垂直边缘大厅设备),传输时,必须有正确的极性。因为有效面积接近品牌面临比背面的情况下,和暴露branded-face一侧的芯片,使用这个方向产生一个更清洁的信号。

在没有任何重大应用磁场,大多数采用霍尔数字开关被设计成(开路输出)。他们将打开只有在受到磁场,有足够的通量密度和正确的极性在合适的方向。在开关,例如,如果一个品牌脸会导致南极接近开关动作,北极将没有影响。在实践中,一个靠近品牌面对平面霍尔开关或敏感的边缘的垂直霍尔开关的南极小永磁(见图8)导致输出晶体管打开。3 d霍尔开关,输出(s)将打开关闭磁铁从任何方向的方法。

传输特性图可以用来情节这个信息。图9和图10显示输出作为磁通密度的函数,B,(以高斯,G;1 G = 0.1 mT)霍尔元件。显示了磁通密度在水平轴上。大厅的数字输出开关沿纵轴显示。注意,有一个代数公约,加强南极性场是由越来越积极的B值,表示和加强北极性场是由越来越- B值表示。例如,+ 200 B场和-200 B场也同样强劲,但相反极性(南和北,分别)。

如图9所示,在缺乏一个应用磁场(0 G),开关是关闭的,输出电压等于电源(12 V)由于外部上拉电阻的作用。永久磁铁南极然后垂直地向移动设备的有效面积。磁铁的南极趋于品牌面临(平面大厅设备)或敏感的边缘(垂直大厅设备)的开关、霍尔元件暴露增加积极的磁通密度。在某种程度上(在本例中)240克、输出晶体管打开,输出电压接近0 V。通量密度值称为操作点B_人事处。继续增加磁场强度没有影响;开关已经打开,并保持。没有上限的磁场强度可能适用于采用霍尔传感器。

关掉开关,磁通密度必须下降到一个值远低于240克操作点,因为设备的内置磁滞(有时也被称为这些类型的图表滞后的图表)。在这个例子中,我们使用90 G滞后,这意味着设备关闭时,通量密度降低到150 G(图10)。通量密度值称为放球点B_RP。

获取数据图,添加一个电源和一个上拉电阻来限制电流输出晶体管,使输出电压接近0 V的值(参见图11)。

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特点和公差

精确的磁通密度值需要打开和关闭霍尔开关不同的原因有几个,包括设计和制造公差标准。极端的温度也会有点影响操作和发布点,通常称为切换阈值,或道岔。

对于每一个设备类型,最坏的磁特性的操作价值,释放价值,和滞后是数据表中提供。

保证所有开关打开或低于最大操作点通量密度。当磁场降低,所有设备将关闭前的通量密度低于最低释放点值。每个设备保证至少有滞后的最小数量,确保清洁转换作用。这种滞后可以确保,即使机械振动或电气噪声存在,开关输出快,干净,和每个阈值只发生一次。

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开始

因为电气接口通常是简单,采用霍尔系统的设计应该从物理方面开始。在高效率和动作感应的应用程序,应该回答以下问题:亚博尊贵会员

• 有多少和什么类型的运动?
• 角和位置精度要求?
• 多少空间用于安装传感装置和激活磁铁吗?
• 有多少玩运动大会吗?
• 多少机械磨损可以预期的生命周期机器吗?
• 将产品批量生产组装,或有限数量的机器,可以单独调整和校准?
• 极端温度预计多少?

仔细分析将在长期的回报。

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分析

磁铁的磁场强度应该调查。场的强度将最大的极面,并与磁铁的距离增加将减少。可以测量磁场的强度和磁强计或校准线性霍尔传感器IC,并沿着预定的距离的函数磁铁的旅行。大厅设备规格(mV / G为一个线性设备灵敏度,或操作和发布点的高斯数字设备)可用于确定特定的临界距离磁铁和运动类型。注意这些场强情节并不是线性的,而通量密度曲线的形状很大程度上取决于磁体形状、磁路和路径旅行的磁铁。

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总有效气隙(TEAG)

总有效气隙(TEAG)的总和活动区域深度(AAD,霍尔元件的深度以下品牌的脸/设备)的边缘和气隙(AG)、包表面和磁铁之间的距离或目标表面)。AG)是机械间隙应尽可能小,符合磁铁的尺寸公差,轴承公差,轴承磨损,对霍尔开关安装支架和温度的影响。图12是一个图的通量密度的函数TEAG,并说明了相当大的增加在通量密度传感器集成电路提供了一个薄包(快板UA包有一个AAD约0.50毫米)。实际的收益主要取决于特征斜率通量密度的特定的应用程序中使用磁铁。注意,图表还显示其他物理因素的影响通量密度,如包的贡献从设备本身,从任何overmolding或保护层的传感器组装应用程序中。

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的操作模式

即使一个简单的酒吧或棒磁铁,有几个可能的路径运动。连续磁极可以垂直地移动平面大厅品牌面临的设备,或敏感的边缘垂直大厅设备。这就是所谓的正面的操作方式。曲线在图12 b显示了典型的通量密度的函数(高斯)TEAG圆柱形磁体。

正面模式很简单,运行良好,横向运动相对不敏感。设计者应该意识到伸展过度的机制可能会导致物理伤害大厅的环氧包设备如果发生碰撞。

第二个配置移动磁铁在大厅设备从一边到另一边,平行于品牌的脸或敏感的设备方案。这被称为削减操作方式,如图13所示。注意,现在图绘制的水平轴的距离不是总有效气隙,而是垂直中心线的距离磁铁的中心线活跃的区域。气隙指定,因为它明显的机械的重要性,但记住,任何涉及通量密度的计算,必须添加贡献包,TEAG使用,。削减模式通常用于避免如果伸展过度接触的可能机制。强磁铁的使用和/或亚铁通量集中器在设计良好的削减磁回路提供了更好的感知精度,用较短的旅行的磁铁,比正面模式。

磁铁制造商通常可以提供正面通量密度曲线的磁铁,但他们通常不描述他们削减操作,可能是因为不同的气隙选择导致无限的这些曲线。然而,选择一个气隙后,容易获得正面磁曲线可以用来找到通量密度峰值(单点)削减应用注意的价值总有效气隙。

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陡峭的斜坡和高通量密度

线性霍尔设备、大通量变化对于一个给定的位移更大的输出清楚地获得了优势。数字展厅设备相同的属性是可取的,但原因更为微妙。达到一致的转换作用在一个给定的应用程序中,大厅设备必须开关在同一位置相对于磁铁。

为了说明这一概念,考虑从两个不同的磁铁的通量密度曲线配置,如图14所示。operate-point通量密度200 G,数字采用霍尔装置将在大约3.6毫米的距离。如果制造公差或温度效应改变了操作点的300克,注意到一个曲线(陡坡)很少有开关的距离发生变化。在曲线B的情况下,变化是相当大的。释放点(未显示)会影响几乎以相同的方式。这个示例中所描绘的基本原则可以修改包括机制和设备规格公差和可用于最坏的设计分析。这个过程后部分所示的例子。

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叶片断续器开关

在这种模式下,激活磁铁和霍尔装置安装在一个刚性装配和它们之间的气隙。在这个位置上,大厅设备的使用状态激活磁铁。如果一个铁磁板,或叶片,被放置在磁铁和霍尔装置,如图15所示,叶片形成磁分路,扭曲了通量场设备离开大厅。

使用可移动的叶片是一种可行的方法来开关霍尔设备。大厅设备和磁铁可以塑造在一起作为一个单元,从而消除对齐问题,产生一个非常崎岖的开关总成。中断的叶片或叶片亚铁通量可以线性运动,或旋转运动,在一个汽车经销商。亚铁叶片总成,由于陡峭的通量密度/距离曲线,可以实现,通常用于精确切换需要一个大的温度范围内。

亚铁叶片可以在许多配置,如图16所示。与线性叶片类似于图16 b,可以反复感觉位置0.05毫米超过125°C的温度范围内。

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为数字展厅设备电气接口

数字霍尔开关的输出阶段通常是一个开路集电极NPN型晶体管(参见图17)。使用的规则是相同的任何类似的开关晶体管。某些数字展厅设备,特别是微功率设备,可能pushpull输出阶段用MOSFET器件构造。这些设备不需要外部上拉电阻。有关详细信息,请参考设备数据表。

晶体管时,有一个小泄漏电流输出(通常是几毫微安),通常可以忽略,和最大(分解)输出电压(通常24 V),不得超过。

晶体管时,电路的输出短路常见。电流通过外部开关必须限制在不到一个最大值(通常20 mA),以防损坏。开关上的电压降,V_CE(坐)),将增加更高的输出电流的值。确定这个电压兼容断开状态(或逻辑低)电路的电压控制。某些数字霍尔传感器,如针对汽车应用程序,具有内置的限流保护输出阶段。亚博尊贵会员有关详细信息,请参考设备数据表。

霍尔开关设备非常迅速,典型的兴衰乘以400纳秒范围内。这是很少的关键,因为切换时间几乎都由机械部件慢得多。

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通用接口电路

图17显示了一个简化的示意图大厅数字交换机的象征。它将进一步解释更容易跟随。

连接到数字逻辑集成电路通常只需要一个适当的电源和负载电阻。

与消耗电流逻辑家庭,如迪泰或流行的7400 TTL系列(图18),霍尔开关只有沉一单位荷载时电流电路常见的打开TTL (1.6 mA最大)。在CMOS门(图18 b),除了开关瞬变,唯一流通电流是通过上拉电阻(约0.2 mA在这种情况下)。

通常负载要求下沉气流20 mA可以由霍尔开关直接驱动。

一个很好的例子是一个发光二极管(LED)指标,要求只有一个电阻电流限制在一个适当的值。如果领导在20 mA电流下降1.4 V,所需的电阻器使用12 V电源可以计算为:

最近的标准值为560Ω,导致电路的图19所示。

当前下沉超过20 mA需要电流放大器。例如,如果某个负载切换需要4 a和必须打开激活磁铁的方法时,可以使用图20所示的电路。

当霍尔开关(磁通量不足经营),大约12马的基极电流流经1 kΩ电阻器的Q1晶体管,从而饱和,卖空Q2的基础,使负载。当磁铁靠近霍尔开关,打开,做空的基础Q1地面和关闭它。这允许:

Q2的基极电流流向,足够的饱和的负载电流4或更少。

霍尔开关可以源电流负载在其上或断开状态,通过配置一个外部晶体管。例如,图21使用状态是目前采购的一个例子,在一个应用程序将在115年或230年休假使用继电器负载。

一个典型的继电器和一个12 V线圈需要当前驱动器40到60马(这不同继电器继电器)触发使用状态,在高压接触都关门了。这将通过一个适当大小的PNP晶体管,如图21所示。

霍尔开关打开时,马9的基极电流流出的PNP晶体管,从而饱和并允许足够的电流触发继电器。当霍尔开关是关闭的,没有基础从PNP型电流,将它关掉,防止继电器线圈电流通过。4.7 kΩ电阻作为牵引PNP型基础上保持它关闭时,霍尔开关是禁用的。随心所欲的二极管放置在继电器线圈为了保护PNP收集器从切换瞬变,可能发生突然关掉PNP型的结果。注意+ 12 V电源常见的是孤立的中性线AC线。这提供了一个相对安全的方式开关与低压直流高压交流负载电路。像往常一样,非常小心处理交流电压时,采取适当的安全措施。

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扶轮活化剂对霍尔开关

频繁的应用程序涉及到使用霍尔开关来生成一个数字输出正比于速度,位移或旋转的轴的位置。旋转的磁场激活应用程序可以提供两种方式:亚博尊贵会员

(一)磁转子装配

激活磁铁固定在轴和固定霍尔开关被激活的每个通过磁南极(图22,面板)。如果需要几个激活/革命,转子有时可以廉价地成型或切割塑料或橡胶磁性材料(见一个便宜的选择部分)。

环磁铁也可以使用。环形磁铁与波兰人商用盘状磁铁间隔测量周长。他们操作大厅开关塌实和以合理的成本。环磁铁有限制:

• 极点配置的准确性(通常在2或3度的范围内)。
• 均匀杆的强度(±5%或更糟)。

这些限制必须考虑应用程序中要求精度转换。亚博尊贵会员

(b)亚铁叶片转子组装

在这个配置中,霍尔开关和磁铁固定(图22日面板B)。转子中断和通量(见分流术图15),每个叶片亚铁的传递。

叶片开关往往比环磁铁更贵,但是因为亚铁叶片的尺寸和配置可以仔细控制,它们通常用于应用程序需要精确的交换或责任周期控制。亚博尊贵会员

正确设计的叶片开关可以很陡峭的通量密度曲线,产生精确和稳定的转换作用在宽的温度范围内。

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环磁铁霍尔开关应用亚博尊贵会员

环磁铁适合使用霍尔开关与磁铁供应商有现成的在各种不同的材料和配置。波兰人可能面向径向(图23,面板)或轴向(图23日面板B)与20 pole-pairs 25毫米直径的环。对于一个给定的大小和极数,环形磁铁与轴向两极稍高通量密度。

最常用的材料是各种铝镍钴合金,陶瓷1,钡铁氧体的橡胶或塑料基质材料(见表4)。制造商通常有股票大小的选择的数量极对。自定义配置也可以在更高的成本。

铝镍钴合金是一种名字很多aluminum-nickel-cobalt合金有相当广泛的磁性。一般来说,铝镍钴合金环磁铁通量密度最高,最小的磁场强度的变化与温度的变化,和最高的成本。他们通常很难形状除了通过研磨和相当脆弱,复杂装配的轴承或杆。

陶瓷1环磁铁(贸易名称英多克斯钡磁铁,Lodex)低通量密度比铝镍钴合金(电场强度),以及他们的磁场强度变化与温度。然而,他们的成本要低得多,由外部磁场高度抗退磁。陶瓷材料是耐大多数化学物质和具有较高的电阻率。铝镍钴合金一样,他们可以承受的温度远高于霍尔开关和其他半导体,地面,必须重塑或削减是必要的。他们可能需要支持杆,以减少机械应力。

橡胶和塑料钡铁氧体环磁铁与陶瓷1成本大致相似,通量密度、温度系数,但足够柔软形状使用传统的方法。也有可能模具或按到一个轴对于某些应用程序。亚博尊贵会员他们有温度范围的局限性,从70°C到150°C,这取决于特定的材料,和他们的磁场强度变化与温度比铝镍钴合金或陶瓷1。

不管材料,环形磁铁有限制杆位置的准确性和一致性的极力量,反过来,限制输出波形的精度。评估表明,杆放置在橡胶、塑料和陶瓷磁铁通常属于±2°或±3°的目标,但±5°错误测量。通量密度的变化通常会从南极到北极±5%,尽管变化的±30%曾被观察到。

图24是磁通密度的图作为一个典型的角位置的函数4极对陶瓷环磁铁,直径25.4毫米,总有效气隙,TEAG, 1.7毫米(1.3毫米间隙+ 0.4毫米包贡献)。它清楚地显示了极点配置和变化的错误力量从南极到北极。

经常关注环磁铁是确保足够的可靠交换通量密度。之间有一个权衡pole-pairs和通量密度的数量给定大小的戒指。因此,环和一个更大数量的波兰人通量密度较低。重要的是TEAG保持到最低限度,因为在大厅通量密度有效面积减少约200 - 240克每毫米对于许多常见的环形磁铁。这显然是如图25所示,图的通量密度极TEAG的函数对一个典型20-pole-pair塑料环磁铁。

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双极型数字交换机

双极开关有一致的滞后,但个别单位道岔,发生在相对更积极的或负面的范围。这些设备找到应用程序的间隔太近,南北两极交替使用(如环磁铁),导致最小磁信号振幅,ΔB,但磁场极性的交替确保切换、磁滞确保周期性和一致的。

双极开关的一个例子将是一个设备最大操作点,B_人事处(max), 45 G,至少发布点,B_RP(分钟)-40克,最低滞后,B_沪元(分钟),15 g .然而,最低操作点,B_人事处(最小值),可能低至-25克,最大释放点,B_RP(max),可能高达30 g .图26显示了单位的一个假设的这些特点与道岔设备。图26的顶部,跟踪“最小ΔB”展示了小振幅可以导致可靠的切换。“单极模式”单元将道岔完全积极的范围(南),一个“负单极模式”单元将道岔完全负面(北),和一个“锁模式”单元将道岔,横跨南北(表现得像一个范围数字锁,一个设备类型在下一节中描述)。我们可以看到在V_出图26的底部一个痕迹,每一种可能性,输出的工作周期是不同的,但一致的开关在每个极交替是可靠的。

在应用亚博尊贵会员程序以前讨论的其他类型的设备,霍尔开关操作(打开)的磁南极(积极通量)的方法。当南极(磁通密度接近零),霍尔开关必须释放(关闭)。在环形磁铁,南北两极出现在一个交替模式。释放点通量密度变得不那么重要,因为如果霍尔开关没有关闭时,通量密度趋于零(南极已经过去了),它肯定会关掉当下列北极导致通量密度负的。双极霍尔开关利用这额外的保证金投弹点流量值达到operate-point通量密度较低,在环形磁铁的应用程序一个明确的优势。亚博尊贵会员

快板双相开关的当前列表可以发现:采用霍尔门闩和双相开关。

双极型数字开关设计的例子

考虑到:

• 双极霍尔开关在快板UA包:有效面积深度、油气地质,(0.50毫米)和包的贡献,
• 气隙、AG)、(必要的机械间隙)的0.76毫米,
• 工作温度范围-20°C到85°C,
• 最大操作点,B_人事处,200 G(从-20°C到85°C),和
• 最低释放点,B_RP,-200 G(从-20°C到85°C)。

1. 找到总有效气隙,TEAG:
2. TEAG = AG) +广告
3. TEAG = 0.76毫米+ 0.50毫米= 1.26毫米
4. 确定必要的通量密度,B,大厅足够的操作开关,加40%。
   霍尔开关,磁铁必须提供至少±200克,1.26毫米的距离,在整个工作温度范围内。好的设计实践需要添加额外的通量为衰老提供了一些优势,机械磨损,和其他的无法估量。垫100克/合理的竞赛磁铁要求必须提供±300克1.26毫米的距离,在整个工作温度范围内。

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数字锁存

不像双极开关,这可能释放与南极或北极,门闩(本质上是双相)提供了一个更精确的控制操作和释放参数。这个大厅集成电路设计操作(打开),南极。然后,它将继续在南极被移除。为了使双锁释放(关闭),它必须面对北磁极。这pole-north南极交替操作,当设计得当,产生一种责任周期接近50%,如图26所示。

快速的提供了一个广泛的选择霍尔效应门闩专门为应用程序需要严格控制的工作周期,如在无刷直流电机换向。亚博尊贵会员门闩也可以发现在应用,如轴编码器,速度表元素,测速传感器。亚博尊贵会员当前列表的快板闭锁传感器ICs访问:采用霍尔门闩和双相开关。

平面和垂直大厅设备

平面和垂直传感器都是基于相同的物理现象(霍尔效应),但在建设不同,感应磁场的不同基于磁场的方向的装置。平面大厅设备采用霍尔元件在同一平面芯片;它的感官磁场垂直于其品牌的脸。垂直大厅设备构造与霍尔元件芯片的垂直于这个平面;感觉磁场垂直于其定义敏感的边缘(顶部,或离开,相对于品牌的包)。

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环磁铁详细讨论

温度效应

不幸的是,磁铁强度受温度影响在某种程度上。一些常见的磁性材料的温度系数表1中给出。

表1。温度效应
材料	温度系数
橡胶/塑料	-0.2%至-0.3%°C
陶瓷1	-0.15%至-0.2%°C
铝镍钴合金2、5	-0.02%至-0.03%°C
铝镍钴合金8	±0.01%°C

当考虑陶瓷环磁铁与一个坏的/°C的温度系数为-0.2%,添加一些额外的通量密度的要求在室温下以确保仍有300克每南极+ 85°C。这个数量是:

因此,将确保大厅的通量密度开关将操作温度是300 G + 36克= 336克每南极+ 25°C。

北极遵循相同的程序要求。如果磁铁将供应300 G /南极和北极-300 G / + 85°C,它将提供更多的通量密度每北极-20°C,因为负温度系数。

在应用亚博尊贵会员温度条件下更严重,磁钢磁铁要比陶瓷磁铁。也可以订购定制霍尔开关规格定制应用程序。例如,指定一个范围的操作和发布点在一个特定的温度,温度系数为操作和发布点,如果是更适合应用程序。可用在一个自定义的基础上,霍尔开关操作和发布点的温度系数小于0.3 G /°C,和操作通量密度小于100 G点。

如果目的是使用低成本、低通量密度环磁铁,然后一个设备在快板UA包(SIP、总厚度1.55毫米)将是一个不错的选择。广告为0.50毫米,可极大地提高通量密度峰值从一个磁体,如图25所示。如果一个更小的包或需要更紧密的气隙,LH包(SOT23-W)较小的整体(1毫米总厚度)和0.28毫米的操弄。

如果你想要使用一个低成本、低通量密度环磁铁,然后一个设备在快板UA包(1.55毫米总厚度)将是一个不错的选择。广告为0.50毫米,可极大地提高通量密度峰值从一个磁体,所示图25。

如果转子驱动可以承受扭矩增加需求,考虑一个黑色通量集中器。通量密度可以通过这种方式增加了10%到40%。0.8毫米厚的低碳钢集中器,拥有相同的维度和巩固了,大厅的背面设备情况下,将增加通量密度约10%。低碳钢的返回路径设备的背面到邻近的波兰人可以添加更多。通常安装支架的功能,可以结合通量集中器(参见图59一个例子)。

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一个便宜的选择

创新设计可以产生令人惊奇的好结果。橡胶和塑料磁体股票表。单磁北的一侧;另一方是南方。这种材料是相对便宜,可以盖章或模切成各种形状。

这些属性促使一个设计师制造廉价的磁转子装配工作得很好。橡胶磁铁股票被模切成星形转子形式,如图27所示。形成尼龙衬套轴承,如图28所示。

最后,一层薄薄的低碳钢垫板安装装配的后面给机械强度,并帮助进行通量从北波兰人对面。这实际上形成明显的北两极之间的牙齿;南极的牙齿之间的测量通量是负的。图29显示了磁转子装配完成,基本上是一个环形磁铁与轴向两极。

活跃的霍尔开关安装表面接近顶部的转子总成,面临的波兰人。有一些多才多艺在这种方法中,作为不对称的波兰人可以用来制造一个转子,将允许trimmable准时,因此工作时间凸轮。图30显示了凸轮定时调整至180°和180°。

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环磁铁选择

与磁铁供应商讨论应用程序时,应该考虑下列事项:

• 机械因素
• 尺寸和公差
• 安装孔类型和最大偏心
• 转速
• 机械支持
• 膨胀系数
• 磁因素
• 波兰:数量、方向和位置精度
• 通量密度在给定TEAG(还记得添加霍尔开关包贡献间隙图)
• 磁温度系数
• 环境因素
• 宽容的材料的工作环境(温度、化学溶剂、电动电位)

通量密度曲线从几种典型环磁铁都包含在以下数据,展示一个可以预期的不同大小和材料。图31显示了一个环的曲线相似的尺寸和材料图25,但10 pole-pairs而不是20(注意增加通量密度值)。图32显示了从一个极对曲线,磁钢8环。

图33显示了曲线从1 three-pole-pair陶瓷环。如图34所示的曲线four-pole-pair陶瓷1环,有或没有一个亚铁通量集中器。受入检查的环形磁铁总是明智的。内的磁铁可以确保商定的磁规范通过与商业磁强计测量,或校准线性霍尔器件安装在一个方便的测试夹具。校准设备和技术援助可以从快板。

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叶片旋转亚铁催化剂

叶片转子装配亚铁是替代磁转子旋转霍尔开关应用。亚博尊贵会员正如先前所显示的,一个磁铁将霍尔开关除了当转子叶片的一个中断通量路径和分流术离大厅开关磁通路径。使用一个单一的固定磁铁允许精确切换通过消除环磁铁变化,位置,和力量。与等间距的波兰人在环形磁铁,转子叶片的宽度是多种多样的。可以改变霍尔开关和时间,使设计者控制输出波形的工作周期。Ferrous-vane转子是一个不错的选择,精确切换需要在一个广泛的温度。当叶片通过磁铁和霍尔开关之间越来越通量会被阻塞或扔掉。横向位置的微小变化非常小的影响的过渡点。

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叶片在亚铁操作

图35结合的观点ferrous-vane磁铁/霍尔开关系统图的通量密度的函数叶片旅行由这个系统。注意图的图纸和沿水平轴垂直对齐。测量位置的叶片前缘的磁铁/大厅设备的中心线。

最初,当叶片完全位于左边的磁铁,叶片没有影响和通量密度最大的元素是800 g的前缘叶片靠近磁铁时,叶片的分流效应导致通量密度减少几乎线性的方式。叶片通过设备中心线时,磁铁是由叶片和通量密度最低。随着叶片的旅行,它开始发现磁铁。这使得通量增加到原来的价值。之后,其他叶片旅行没有进一步在霍尔元件对通量密度的影响。

霍尔开关位于传感器集成电路将最初的位置上,因为磁场的存在。在线性下降的地区,流量会低于释放点,霍尔开关关掉。它将继续,直到增加通量达到特定的霍尔开关的操作点。记得点通量密度大于释放点操作通量密度的特定的霍尔开关的滞后。

大厅的间隔期间关闭仍然(从大厅的时间开关释放点,直到下一个操作点)是由叶片的实际宽度和磁斜坡的坡度,以及操作和发布点通量密度为霍尔开关(开关点阈值)值。这个间隔叫做有效的叶片宽度,总是有点大于物理叶片宽度。

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转子设计

两个常用的转子配置磁盘和杯子,如图36所示。

磁盘很容易伪造,因此,通常用于小批量应用,如机器控制。亚博尊贵会员必须考虑转子的轴向运动。Vane-activated开关容忍这很好,但转子不能磁铁和霍尔开关。

杯转子制造的难度,因此更昂贵,但对付一个径向距离简化计算并允许输出波形的精确控制。杯转子的径向轴承磨损或玩是最重要的因素在决定许可,而轴向间隙相对不重要的。杯转子已经非常成功地用于汽车点火系统。住的范围是由vane-to-window宽度的比值时,转子设计。射击点稳定可能举行±0.005分销商每摄氏度度在一个设计良好的系统。

材料

叶片是由低碳钢的减少残余磁性和良好的分流作用。叶片厚度选择避免磁饱和通量密度的值必须分流。叶片材料通常是0.8到1.5毫米厚。

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转子叶片/窗口宽度、大小

一般情况下,最小的在转子叶片和窗户应该至少有次磁极的宽度,提供足够的分流作用,并保持足够的断断续续的通量密度值之间的差。

在表2中,最大通量密度(获得与窗口中心磁铁,最低通量密度(叶片集中在磁铁),和两个值之间的差异列表三种情况:

• 叶片和窗口宽度与磁极宽度相同
• 叶片和窗口宽度有次磁极宽度
• 叶片和窗口宽度磁极宽度的两倍

在每个示例中,磁铁是6.4×6.4×3.2毫米钐钴、气隙为0.3毫米,转子叶片是由1毫米低碳钢股票。

表2。磁通密度、B在不同叶片和窗口位置和相对尺寸
相对于磁铁中心线位置	叶片和窗口宽度因子相对于磁极的脸
	1.0×	1.5×	2.0×
为中心的窗口	630克	713克	726克
叶片为中心	180克	100克	80克
窗口为中心的——叶片为中心	450克	613克	646克

如果一个小转子和许多窗户和叶片是必需的,必须使用一个微型稀土磁铁,以确保足够的可靠运行通量密度。例如,2.5毫米的立方体钐钴磁铁使它实际制造一个直径31.8毫米转子多达10个窗户和叶片。用更少的叶片,进一步减少大小是可能的。

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磁性陡峭的斜坡上一致的切换

通量密度图和叶片旅行,对于最常见的叶片配置,非常近线性过渡区域(见图35)。霍尔开关操作和发布点落在这些线性过渡地区,很容易看到,如果这些值变化,叶片导致开关的位置也必须改变。图37显示了通量密度的函数叶片位置对两个不同的磁回路。在一个案例中,磁斜率是98 G /毫米。在第二种情况下,它是107 G /毫米。

如果98 G /毫米系统是使用霍尔开关已知一个操作点通量密度的300 G 25°C,该设备将开关叶片2.2毫米时,过去的窗口的中心,在这个温度。如果霍尔开关操作点去400克125°C的温度(这是霍尔开关温度系数1 G /°C),叶片必须搬到3.1毫米中心,改变开关位置约1毫米。如果使用相同的霍尔开关在第二系统拥有107 G / mm斜率,操作点将只有0.5毫米,或一半,因为斜率是陡峭的两倍。

斜坡在典型的叶片系统的范围从40 G /毫米到590 G /毫米,并受到磁铁类型和大小的影响,磁路,总有效气隙。有趣的是,尽管削减操作可以给非常陡峭的斜坡,过渡点多受横向运动(气隙的变化);因此,叶片通常首选应用程序涉及戏剧或轴承磨损。亚博尊贵会员

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小型空气间隙陡峭的斜坡

气隙应尽可能小的机械系统允许。因素要考虑:

• 叶片材料厚度和叶片半径
• 最大偏心叶片(杯)
• 轴承宽容和穿
• 气隙的变化与温度由于安装注意事项

在图38中,两个不同的钐钴磁铁用于叶片系统来说明改变气隙和磁铁的影响大小。注意,只显示下降的过渡区(过渡区将对称的上升)。在水平轴的距离测量叶片的前缘。

表3。图38的关键 样品使用两个钐钴立方磁铁,快板U包
图符号	气隙 (毫米)	过渡 地区的斜坡 (G /毫米)	集中器*使用
1	2.5	551年	是的
2	2.5	388年	没有
3	2.5	354年	是的
4	3.0	343年	是的
5	2.5	307年	没有
6	3.0	248年	没有
7	3.0	220年	是的
8	3.0	177年	没有
*集中器圆柱,由低碳钢、Ø3.2毫米,长度6.4毫米,在面对“山寨”快板U包的情况

中使用的术语“气隙”图38不是总有效气隙,但仅仅是距离的磁铁表面的霍尔开关。它不包含包的贡献。快板U包通常是黑色叶片应用程序中使用,因为它有一个深度浅活跃区域。亚博尊贵会员

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通量集中器支付股息

如果经济或小磁铁的大小考虑决定使用采样图38,和机械因素决定了更大(3毫米)气隙,但由此产生的通量密度和斜率曲线(8)不够好吗?曲线如图38 7显示了非常重大的改进,可以通过添加简单的通量集中器。这些示例中使用的是由长6.4毫米,3.2毫米直径,并把大厅后面的开关。

通量集中器设计实例

磁铁/集中器配置仅考虑(图38)曲线7日似乎提供了一个高性能价格比。下面是一个评估其使用在汽车点火系统使用63.5毫米直径杯转子。

最初的时机和宽工作温度范围要求这个应用程序通常导致设计师指定自定义霍尔开关的最小和最大操作或释放点+ 25°C,加上一个最高温度系数这些参数在操作温度范围。

代表规范可能是:

• 25°C操作点,最小值,B_人事处(分钟)= 300 G
• 25°C操作点,最大,B_人事处(max) = 450 G
• 25°C的释放点,最小值,B_RP(分钟)= 200 G

温度系数:

• ΔB_人事处/ΔT、最大= 0.7克/°C
• ΔB_RP/ΔT、最大= 1 G /°C

固态采用霍尔点火系统可以设计消防操作或释放道岔大厅的开关。对于这个示例,该系统在操作道岔和火灾,因此,霍尔开关的操作点规范(300年至450年间G在125°C)将决定的数量的初始时间引发的不确定性。机械系统可能也会做出贡献,但这里不考虑。

图39显示了测量通量密度的位置传感器IC的功能叶片旅行。曲线的形状(只显示过渡地区)需要解释。因为平坦的区域最小和最大流量无关,方便测量叶片前缘的磁铁中心线在绘制数据下降的转变,从叶片后缘的磁铁中心线而绘制数据上升的过渡。这导致曲线具有相同外观如果所有数据,而叶片通过磁铁中心线绘制,然后低通量区域删除,包含线性过渡区域的部分连接在一起。(平高通量地区只是省略了)。

从这个图表,磁斜坡过渡地区的这个系统是大约223克每毫米叶片旅行。计算基于转子直径(63.5毫米)显示我们有0.55毫米的叶片旅行/分销商的程度。223 G / mm坡从图39获得相当于125 G /分销商的程度。从规格,众所周知,霍尔开关将通量300 G和450 G之间时,留下一个150 G窗口的不确定性。在25°C,这种不确定性将会是:

初始时间的不确定性将导致额外的贡献如果总有效气隙改变,因为这样会影响磁通密度的形状或斜坡/叶片旅行图39曲线。因素被认为是磁铁峰值能量的产品公差,以及制造公差在最后霍尔开关/磁铁组装。

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温度稳定性的操作点

早期的霍尔开关operate-point温度系数约为0.2克/°C。这转化为分销商每摄氏度度,采取:

经销商的时机,因此,改变0.16度的温度变化100°C。

一个典型的钐钴磁铁温度系数是-0.04%°C。率,375克的磁场25°C将减少到360 G在125°C。应用速率的数据图39(磁坡223 G /毫米),在图40系统有一个额外的叶片旅游需求在125°C。这可以计算为:

这相当于一个时机的变化:

在100°C的温度变化。

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计算闭合角和责任周期变化

传统系统中的闭合角是经销商的数量度期间,经销商点关闭。这对应于当前的时间流在点火线圈初级绕组。在这个例子中,电流线圈主要从大厅的时间释放开关点直到下一个操作开关点(有效叶片宽度)。因为我很怀念那种西瓜,假设一个八缸引擎,这需要经销商转子与八个窗户和八个相等大小的叶片。因此,单个window-vane段占地45经销商度,将火一个汽缸。假设375 G的典型的大厅设备操作开关点25°C(图40),和一个25°C版本的260 G(图40 B),从图40中我们发现点火点前将关闭1毫米叶片前缘通过磁铁中心线,他们将打开后1.5毫米叶片后缘通过磁铁中心线。计算出的有效叶片宽度大于机械叶片宽度,如下:

这使的闭合角(45°+ 4.54°)= 49.54分销商度25°C。责任周期:

使用指定的最坏的温度系数,计算出新的操作和发布道岔在125°C(图40 C) 445克和360克(图40 D)。的闭合角+ 125°C将:

责任周期:

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轴承磨损的影响

±0.3毫米叶片的径向运动,其位置调整到大厅的近似点操作开关,测量了±6 g .这转化为一个改变:

相当于0.097曲轴度。

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安装也会影响稳定性

在上面的示例中,假设霍尔开关和磁铁之间的物理关系是绝对稳定的。在实践中,有必要设计配件有一些介意这是真的。人们已经发现,支持形成的磁铁和霍尔开关支架的铝或铜往往会造成一个重要的系统跟温度有关的错误。使用模制塑料外壳已经被证明是一个更好的安装技术。

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交

对偶元素设备(包括2 d设备结合使用平面和垂直元素)包含两个独立的采用霍尔开关集成电路。数字输出时不同相的界面上的环形磁铁。处理这些信号来确定目标速度和方向。

信号的方向是正确的,大厅的道岔元素必须被充分匹配,以及正交关系必须维护目标的磁极间距的两个大厅元素(E1和E2)。正交关系产生霍尔开关相分离
90°。为获得最佳性能,设备应由环磁铁驱动显示设备字段的前面一个极距两次大厅element-to-element间距。这段时间(T)然后等于两倍的极距(P),所描绘的图41和42个和下面的方程。这将产生一个
正弦磁场的周期对应于element-to-element间距的4倍。请参考产品数据表element-to-element特定设备的间距问题,这个间隔是特定设备类型。在下面的例子中间隔定义为:1.63毫米

P = 2×1.63毫米= 3.26毫米
T = 2×3.26毫米= 6.52毫米

2 d双输出设备结合使用垂直和平面元素在二维(2 d),提供接近理想的正交信号独立的磁铁polepitch;不需要优化。

增强的考虑

个人校准技术

在某些应用程序中亚博尊贵会员,这可能需要vane-Hall设备组件运行在一个窄的叶片边缘位置比是可能的与实际操作角度规范大厅设备,例如,如果它是必要的,以降低初始时间窗口在点火分电器的例子。一个解决方案是独立的校准。可能的技术包括下列部分或全部:

• 调整气隙通过改变磁铁的位置
• 调整位置的通量集中器背面大厅的设备
• 调整一个小的位置偏差磁铁安装在背面大厅的设备
• 消磁的磁铁增量磁斜率会下降,因此,增加温度效应
• 调整大厅device-magnet组装的位置相对于转子的方式类似于旋转汽车经销商改变的时机

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操作模式:正面和削减

最常见的操作模式是正面的(参见图12 b)和削减(参见图13)。正面模式很简单和相对不敏感的横向运动,但不能过度的使用机制可能损害大厅设备。通密度情节为一个典型的正面操作(参见图43)表明,磁斜率很浅低通量密度的值,一个缺点,通常要求极端机制旅行对通量的变化和极端敏感操作和发布大厅的道岔设备。这个问题是可以克服的,通过选择大厅较高的设备操作和发布属性。

削减模式也很简单,可以合理地陡峭的斜坡(约394 G /嗯),和超程没有问题的机制。然而,它是非常敏感的侧踢,通量密度与气隙的变化发生巨大的变化。的曲线可以清楚的看到这图44岁的通量密度曲线绘制实际削减操作各种空气间隙。很明显,运行机制可以有小边玩如果需要精确的转换。

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操作模式的改进:复合磁体

推拉

因为一个平面霍尔开关的有效面积接近品牌的包,它通常是由磁南极接近这张脸。也可以操作一个霍尔开关通过应用磁北极包的背面。而北极很少使用,推挽式配置(同时应用南极到品牌和北极背面)可以给更大的磁场强度可能比任何单一的磁铁(参见图45)。或许更重要的是,推挽安排非常对横向运动和值得考虑的如果松散拟合机制。

图46显示了一个实际的推拉通密度曲线削减配置达到磁坡约315 G /毫米。

推广推广

另一种可能性,一个双极场相当陡坡(这也是线性),可以创建使用推广推广配置在正面模式(见图47)。

推广推广,正面模式配置如图47岁时磁场相互抵消机制为中心,给零通量密度在那个位置。图48显示了通密度图这样的配置。的曲线是线性的和适度陡峭比315 G /毫米。机制是相当迟钝横向运动。

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有偏见的操作

也可以偏见大厅设备通过将固定北或南极背后改变操作和发布点。例如,北极在反向通常面临配置设备打开,直到北极提供更强的磁场相反的方向走到相反的脸(图49)。

数据百分比较证明额外削减技术。复合磁体用于推拉削减配置实现磁的斜率685 G /毫米。稀土磁铁可以用来获得大幅陡峭的山坡。通量密度曲线3937 G / mm是可以实现的。

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通量密度增加改善磁路

磁通可以穿过空气,塑料,和大多数其他材料只有很大的困难。因为没有激励激活磁铁的通量流过(塑料和硅)大厅设备,实际上只有一部分。设备和周围的平衡流回到另一杆通过什么路径提供了最小阻力(图53)。

然而,磁通量轻易流过软钢等铁磁材料。空气是不愿大几千倍比低碳钢。

在大厅设备应用程序中,我们的目标是最小化不愿从磁南极磁通路径,穿过大厅设备,回到北极。最好的磁路大厅设备将提供一个亚铁通量路径,如图54所,惟一的“气隙”大厅设备本身。

而一个完整的亚铁通量路径通常是不切实际的,不必要的,甚至是不可能的在应用程序需要一个不失真或不受干扰的通量,它是一个有用的概念,指出了许多非常实用的妥协方式提高通量密度。亚博尊贵会员

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通量集中器

集中器是低碳通量(冷轧)钢磁导体。他们是用来提供一个低磁阻路径从一个磁铁南极,通过霍尔元件,并回到北极。通量集中器可以有多种形式,通常会让使用更小的或更便宜的磁铁(或更少的昂贵,大厅太敏感设备)在应用程序体积小或经济是很重要的。亚博尊贵会员他们是有价值的,不管它是必要的或倾向于增加通量密度在大厅设备。增加高达100%是可能的。

集中器的有效性的一个例子是如图55所示。两个面板显示相同的磁铁(钐钴磁铁广场6.4毫米和3.2毫米长)和安装(AG) = 6.4毫米)。在面板上,有一个187克的通量密度大厅设备有效面积。与集中器面板B,直径3.2毫米,12.7毫米长,291克的通量密度增加。

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集中器的大小

大厅的活动区域设备通常是0.3毫米广场。最好的结果是通过逐渐减少的集中器大约相同的维度。与快板UA包,然而,有1.1毫米的活动区域中包的背面。由于这个距离,大一点结束集中器导致更高的活动区域的通量密度值。如果太大,流量不够集中。数据56,56 b, 56 c说明这些影响使用圆柱形磁通集中器和一个6.4毫米气隙。

集中器的长度在通量密度也有影响。这是图57所示。

这里使用圆柱形集中器是为了方便,但集中器的身体几乎没有效果。重要的因素是形状,磁铁的位置,面积结束最近的霍尔元件。

其他集中器配置的有效性可以测量容易通过使用校准线性霍尔器件或商业磁强计。

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黑色板安装磁铁

安装磁铁亚铁板提供了一个额外增加通量密度在霍尔元件。使用相同的配置如图56 c,产生291克,注意数据中的可用通量达到58 58 a和b的铁盘子。

图59显示了一种可能的集中器环形磁铁应用程序。使用一个通量集中器延伸到两个相邻的北波兰人,通量密度增加从265克到400克(0.4毫米气隙)。注意,集中器有一个酒窝,或台面,集中在大厅设备。在大多数应用程序亚博尊贵会员中,台面将显著增加通量密度在一个平坦的安装面。

吸引力和扭曲的通量

每当一个通量集中器,磁铁和集中器之间存在吸引力。这可能是有害的。

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通孔

使用磁导体的一个例子给通量有色住房如图60。一个小电机有一个3.2毫米的立方体钐钴磁铁安装在其转子,如图所示。一个3.2毫米的立方体亚铁导体延伸通过合金有0.8毫米之间的气隙和磁铁南极。霍尔开关安装在另一端与通量集中器。

一般来说,通孔应该是大约相同的横截面积和形状的磁极。这个概念可以用来喂通量通过任何有色物质,如泵壳、管,或面板。

图61的两条曲线说明了影响通量密度的增加通孔的长度,以及背后的通量贡献的集中器开关。值曲线与通量集中器,得到的曲线B没有它。在这两种情况下,磁通密度最高达到了最短的通孔尺寸L, 3.2毫米。通量密度峰值与通量集中器350克,240克没有它。

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磁铁的选择

一块磁铁必须可靠地操作的总有效气隙的工作环境。它必须适合可用的空间。必须挂载、负担得起的和可用的。

数据的价值

绩效通常应用于磁性材料的数据是:

• 剩余感应(B_r在高斯(G),磁场的强度如何?
• 矫顽力(H_c在奥斯特(Oe)。如何将磁铁抵制消磁外力?
• 最大的能源产品(BH_马克斯)gauss-oersteds×10⁶。一个强大的磁铁,也很耐消磁部队最大能量高的产品。一般来说,更大的能源产品,更好,更强,更昂贵的磁铁。
• 温度系数。的变化率的操作或释放道岔完整的操作温度范围,以高斯每摄氏度。多少磁铁的强度会随着温度的变化改变吗?

磁性材料

钕(NeFeB)。新neodymium-iron-boron合金填充需要高最大的能源产品,价格适中磁铁材料。磁铁是由一个金属粉的技术称为orient-press-sinter (OPS)或一个新进程将喷射铸造和传统成形技术。目前的工作是为了降低生产成本,提高操作温度范围和降低温度系数。有关氧化的材料是可以克服的问题通过使用现代涂料技术。最大能源产品范围从7到15 MGOe根据过程用于生产的材料。

稀土钴是一种稀土金属的合金,如钐、钴(缩写为稀土钴)。这些磁铁在所有类别是最好的,但也是最昂贵的相同的利润。难加工的,他们必须地面如果塑造是必要的。最大的能源产品,也许最好的单一测量磁铁质量,大约是16×10⁶。

铝镍钴合金是一种合金含有铝、镍、钴、铁和添加剂,可以多种多样给大范围的属性。这些磁铁是相当昂贵的,但不如钴。磁钢磁铁可以投,或按金属粉末烧结模和加热。烧结铝镍钴合金很小,适合批量生产的复杂形状的磁铁。更统一的通量密度,是机械优越。铸造铝镍钴磁铁一般都有所增强。无向或各向同性铝镍钴合金(1,2,3,4)不太昂贵的和面向磁低于合金(5、6、5 - 7、8、9)。铝镍钴合金太硬和脆的形状除了通过研磨。他们的最大能源产品范围从1.3×10⁶10×10⁶。

陶瓷磁铁包含或锶钡铁氧体(集团)或另一个元素的矩阵的陶瓷材料压实和烧结。他们是热和电的不良导体,惰性,高矫顽力的价值观。与铝镍钴合金、陶瓷磁铁可以用部分或完整的制作方向附加磁场强度。比铝镍钴合金便宜,他们也太硬和脆形状除了通过研磨。最大的能源产品范围从1×10⁶3.5×10⁶。

铜镍铁合金是韧性铜基合金与镍和铁。它可以盖章,锻造、绘制或滚成最终的形状。最大的能源产品是大约1.4×10⁶。

Iron-chromium磁铁有磁性与磁钢5相似,但足够软进行加工操作之前最后的时效处理变硬。最大的能源产品是大约5.25×10⁶。

塑料和橡胶磁铁由或锶钡铁氧体材料在塑料矩阵。他们是非常便宜的,可以形成多种方式包括冲压、成型、加工,这取决于特定的基质材料。因为所使用的橡胶是合成,合成橡胶塑料,两种材料的区别是不精确的。在惯例,如果一个塑料磁体是灵活的,它被称为橡胶磁铁。他们的最大能源产品范围从0.2×10⁶1.2×10⁶。

选择磁铁的力量

一块磁铁必须有足够的通量密度到达大厅开关最大operate-point规范所需的气隙。好的设计实践表明,添加另一个50 G - 100 G保险和检查足够通量在预期的极端温度。

例如,如果大厅设备数据表指定一个350 G最大操作点25°C,之后添加一个垫的100克,450克在25°C。如果需要手术70°C,规范应该是450 G + 45 G = 495 G(用于计算,0.7 G /°C操作点系数和1 G /°C释放点系数。)因为大多数磁体的温度系数是负的,这个因素也需要一些额外的通量在室温下,确保高温操作。

强制力

矫顽力变得很重要,如果操作环境将磁铁的磁场消磁强,如遇到交流电动机的转子附近。对于这样的应用程序亚博尊贵会员,高矫顽力永磁(或陶瓷,铝镍钴合金8日,最重要的是,稀土钴)显然是表示。

产品价格和峰值能量

常见的永磁材料和磁性归纳如表4所示。成本列显示了磁铁价格之间的关系和峰值能量产品。

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表4。磁性材料的性质
材料	最大的能源产品 (G-Oe)	剩余的感应 (G)	强制力 (Oe)	温度系数 % /°C	成本	评论
稀土钴	16×106	8.1×103	7.9×103	-0.05	最高	最好最强,最小的,抵制消磁
铝镍钴合金1、2、3、4	1.3到1.7×106	5.5到7.5×103	0.42到0.72×103	-0.02到-0.03	媒介	Nonoriented
铝镍钴合金5、6、5 - 7	4.0到7.5×106	10.5到13.5×103	0.64到0.78×103	-0.02到-0.03	中等到高	面向
铝镍钴合金8	5.0到6.0×106	7 - 9.2×103	1.5到1.9×103	-0.01到0.01	中等到高	为导向,高矫顽力,最佳温度系数
铝镍钴合金9	10×106	10.5×103	1.6×103	-0.02	高	面向,能量最高的产品
陶瓷1	1.0×106	2.2×103	1.8×103	-0.02	低	Nonoriented,高矫顽力,硬,脆,绝缘体
陶瓷2、3、4、6	1.8到2.6×106	2.9到3.3×103	2.3到2.8×103	-0.02	中低	部分的,非常高的矫顽力,硬,脆,绝缘体
陶瓷5、7、8	2.8到3.5×106	3.5到3.8×103	2.5到3.3×103	-0.02	媒介	完全面向,非常高的矫顽力,硬,脆,绝缘体
铜镍铁合金	1.4×106	5.5×103	0.53×103	- - - - - -	媒介	韧性,可以冷形式和机
Fe-Cr	5.25×106	13.5×103	0.60×103	- - - - - -	媒介	机前最后的时效处理可以吗
塑料	0.2到1.2×103	1.4到3×103	0.45到1.4×103	-0.02	最低	可以塑造,盖章,加工
橡胶	0.35到1.1×106	1.3到2.3×103	1到1.8×103	-0.02	最低	灵活的
钕	7到15×106	6.4到11.75×103	5.3到6.5×103	-0.157到-0.192	中	Nonoriented

先进的应用程序亚博尊贵会员

限流和测量电流传感器ICs

采用霍尔设备优秀的限流或测量设备。他们的反应范围从直流到kHz地区。大电流的导体不需要中断应用程序。亚博尊贵会员当前列表的快板电流传感器ICs访问:yabo live 。

导体的磁场通常是不够激烈操作一个霍尔效应装置(见图62)。

测量半径(r)的中心指挥大厅的活动区域设备。半径为12.7毫米,目前1000,会有159 G的磁通密度大厅设备。

对于低电流应用程序,考虑使用螺旋亚博尊贵会员管,如图63 a和63 b,增加通量密度,因为它通过霍尔元件。1.5毫米的气隙环形线圈,快板U的包将会有一个磁场获得6克/电路如图63所示。增加电路的灵敏度,可以考虑在环形线圈绕组导体的多个结果,如图63所示。示例图63中有14个,因此磁增益为84 G / a。

的核心材料可以是铁素体或低碳钢(c - 1010)对于低频应用程序,并为高频测量铁氧体。亚博尊贵会员

主要问题有:

• 时应保持最小领域当前的核心是减少到零
• 气隙的磁通密度应该是一个线性函数的电流
• 气隙应稳定的工作温度范围

核心的横断面尺寸至少两次气隙尺寸,以确保一个合理均匀场的差距。例如,一个环形线圈与1.5毫米的差距应该至少有3毫米×3毫米截面。

另一个简单和廉价的应用程序如图64所示。适当直径的环形线圈是由温和——钢铁股票,厚1.6毫米和4.8毫米宽。末端形成适合两边大厅的中央部分的设备。这种方法的一个优点是,可以放置在一个环形线圈导体售票员没有断开。

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多应用程序亚博尊贵会员

有几个因素在选择环形线圈的匝数,如一个如图63所示。

霍尔开关

保持通量密度在100 - 200克之间跳变点。设备可以提供一个狭窄的磁参数的分布在这个范围内。例如,把霍尔开关10:

霍尔线性

是preferrable通量密度超过100 G最大化输出信号/静输出漂移率。静止的输出漂移的比率计传感器集成电路通常是0.2 mV /°C,而灵敏度温度系数通常是0.02% /°C。一些快速的设备允许敏感性和/或静止的输出漂移自定义为一个特定的应用程序。当前列表的快板线性ICs访问:线性位置传感器集成电路。

电流的应用程序中,许多是必需的,亚博尊贵会员风一个筒子,滑了一个核心,通过大厅设备并完成磁路与bracket-shaped极片,如图65所示。

这个bobbin-bracket配置,可以测量低毫安的电流范围或取代继电器使用霍尔开关。激活一个霍尔开关10马(±20%),使用一个设备和一个200 G (±40 G)操作点,圆筒式绕组需要:

这将是实际为最终调整气隙,更精确的校准。在所有情况下,小心不要压力包。

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其他应用线性亚博尊贵会员传感器集成电路

采用霍尔线性传感器集成电路主要用来感磁场变化相对较小的变化太小,操作采用霍尔开关装置。他们通常容性耦合一个放大器,提高了输出到一个更高的水平。

运动探测器,齿传感器ICs,距离探测器(图66),磁镜的机械事件驱动。作为电磁铁的敏感的监视器,他们可以有效地测量系统性能与微不足道的系统加载,同时提供隔离受污染和电噪声环境。

每一个采用霍尔集成电路包括一个霍尔元件,线性放大器和射极跟随器输出阶段。小问题处理模拟信号被最小化通过霍尔元件和放大器在单个芯片上。

输出零(静止)电压是名义上的电源电压的一半。南磁极向品牌面对采用霍尔传感器集成电路将输出高于零电压水平。北磁极将驱动输出低于零水平。

在操作、瞬时和成比例的输出电压水平依赖于磁通密度最敏感区域的设备。获得最大的灵敏度最高的电源电压允许的,但代价增加电源电流和输出对称的轻微损失。传感器集成电路的输出通常是电容耦合到一个放大器,提高了输出毫伏级以上。

在两个应用程序如图67亚博尊贵会员年和68年,永久的偏见与环氧树脂胶磁铁相连的环氧包。黑色物质的存在面临的包然后充当通量集中器。

一块磁铁的南极是附加到包的背面,如果采用霍尔IC是黑色物质的存在感。磁铁的北极是附在背面如果集成电路是没有黑色的材料。

校准线性霍尔器件,可用于确定实际的通量密度传感器集成电路在一个特定的应用程序,是可用的。

黑色金属探测器

两个相似的检测器的设计在69年和70年的数据。第一感觉黑色金属的存在;另一个感官缺乏金属。两个传感模式只需完成逆转磁铁两极相对于传感器集成电路。磁铁的磁极上的无品牌一边包在这两种情况下。

频率响应特性的电路很容易通过改变输入解耦电容的值控制低频断点。如果所需的高频衰减,可以使用一个电容并联反馈电阻器。

金属传感器集成电路磁铁的北极是贴在背面的一个线性传感器集成电路。接触的设备是一个2.4毫米环氧板的底部。一个输出改变(减少)的产生是25毫米钢球卷设备。这个信号是由运算放大器放大,倒和驱动器的NPN型晶体管。

切口传感器集成电路磁铁的南极的背后是固定的一个线性传感器集成电路。传感器集成电路从转子钢的边缘0.8毫米。1.6毫米宽3.2毫米深在转子槽边缘通过传感器IC导致输出变化(下降)。这个信号是由运算放大器放大,倒和驱动应用晶体管。

注意,在这两个例子,面对材料品牌的传感器集成电路(或材料)缺乏感觉。在这两种情况下,黑色金属的存在(或缺乏)的通量密度变化采用霍尔传感器集成电路产生一个负向的输出脉冲。脉冲是由放大器反向驱动晶体管。

打印机的应用程序

大会在图71的感官叶字符鼓。叶间距为4.8毫米左右的周长鼓;他们是6.4毫米宽,深度为0.3到0.4毫米相对于鼓的表面。

在这个应用程序中,采用霍尔线性传感器集成电路与一块磁铁反偏。北极是贴在包装的背面。通量集中器是贴在品牌的脸。虽然它没有提供一个通量返回路径,集中器将磁场通过开关。

集中器,如图72所示,与鼓叶气隙距离0.254毫米。输出变化放大开发3 V的输出运算放大器,驱动晶体管,如图73所示。

灵敏度是如此之大在这个配置中,输出信号基线相当密切跟踪怪癖的鼓。这影响叶的决议,但叶位置仍然可以被测量。

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使用校准设备

校准线性传感器集成电路是一种准确、易于使用的工具,测量磁通密度。每台设备单独校准和配有校准曲线和灵敏度系数。尽管执行校准在北部和南部800 G领域,传感器集成电路用于测量领域两极。

密切监管(±10 mV)电源保护精度校准通量测量是必要的。21°C的环境温度范围为25°C也必须维护。

VCC销连接到电压VCC,接地针,和输出电压高阻抗伏特计销。使用前,设备应该启动,可以稳定一分钟。

灵敏度系数可以用来计算通量密度精确。首先,确定设备的零输出电压0 G或null(静止)现场条件。然后,读的输出设备应用野外条件下让它的通量问题。磁通密度的设备可以计算:

地点:

V_(B)是应用磁场下的输出电压V,
V_(问)在V静态字段的输出,
S是mV / G的灵敏度系数,和B设备的磁通密度在G。

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术语表

活动区域:该网站上的霍尔元件封装集成电路芯片。

气隙:距离的磁极或目标的方案。

安匝数(NI):磁动势的米。

安匝/米(NI / m):磁化力的米。一个安匝数每米= 79.6奥斯特。

双相:的方法操作一个霍尔传感器集成电路使用南北磁极。

矫顽力(Hc):消磁力,必须应用于磁性材料的磁通密度减少到零;以奥斯特。

集中器:任何黑色金属用于吸引磁场力线。

高斯(G):磁通密度的研究生院理事会单位。相当于一个麦克斯韦每平方厘米(Mx /厘米²)。一个高斯等于10⁴特斯拉。

吉尔伯特:磁动势的研究生院理事会单位。

正面:霍尔传感器IC驱动的方法。增加和减少的磁场的磁极的方向发展,正在远离包的脸。

最大能源产品(BHmax):最高的产品B和H的退磁曲线的磁性材料。在gauss-oersteds×10₆(MGOe)。

麦克斯韦(Mx):总磁通的研究生院理事会单位。一个麦克斯韦等于10⁸韦伯夫妇。

奥斯特(Oe):磁化力的研究生院理事会单位。相当于自己每厘米(长大/厘米)。1奥斯特等于125.7每米安匝。

平面霍尔元件:霍尔元件感知磁场垂直于模平面或包装的脸。

残余感应(Bd):后仍在磁路的磁感应删除一个应用磁动势。当没有气隙磁路,遗迹和残余感应是相等的。气隙,残余感应不到残余感应。用高斯。

残余感应(Br):剩下的通量密度在一个封闭的磁路磁性材料的磁化力足够的饱和材料时减少到零。用高斯。

削减:霍尔传感器集成电路的驱动方法。磁场增加和减少永磁是横向移动过去包的脸。

特斯拉(T):磁通密度的米。相当于一个韦伯每平方米(Wb / m²)。一个特斯拉等于10⁴高斯。

环形线圈:甜甜圈形状的戒指通常由铁、钢或铁素体。

总有效气隙(TEAG):面对磁极之间的距离的有效面积采用霍尔传感器集成电路。

单极:操作方法霍尔传感器IC使用单个磁极,通常南极。

叶片:任何黑色金属用于并联一个磁场的霍尔传感器IC(至少1.5倍一个关联的磁铁)的宽度。

垂直霍尔元件:霍尔元件感知磁场垂直于其敏感的边缘(前、左或右)。

亮点:至少在一个叶片打开了一个关联的磁铁的宽度的1.5倍。

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