中心論題：

• 霍爾效應傳感的物理原理。
• 霍爾效應速度傳感器在環形磁場檢測中的應用。
• 霍爾效應速度傳感器用於葉輪檢測。
• 霍爾效應速度傳感器在輪齒檢測檢測中的應用。

• 采用標準的雙極和CMOS集成電路工藝製造降低成本。
• 在傳感器IC中集成了前置放大器和閥值檢測器提高靈敏度。
  
• 兼容TTL的邏輯輸出彌補霍爾效應傳感器檢測某些特定信號的不足。

在高度汙染和在極限溫度的工作環境下
，霍爾效應設備可提供堅固可靠且成本低廉的速度傳感產品
，並可采用環形磁鐵
、yelunjiegouhechixingjiegoujinxingshishi，gezhongyingyongzhongjingchangxuyaoceliangxuanzhuanzhoudesudu。guangxuebianmaqitongchangyongyuxuyaogaojiaodufenbianlvhuoshengjisulvdeqingkuangxia
，danmouxieqingkuangxiazhezhongchuanganqiyouxiedacaixiaoyong，duiduoshudegongye
、消費產品
、自動設計，每軸旋轉為幾個脈衝的分辨率更為合適。

霍爾效應速度傳感器為軸速度測量提供了堅固的、低成本解決方案。這種傳感器以檢測磁場的原理工作
，具有防塵、防油和防其它會造成光學傳感器嚴重故障的汙染。此外，由於強磁場（超過100高斯）通常很少在自然界中存在，磁場速率傳感器不受偶然觸發和其它形式的幹擾。

三個可以采用霍爾效應傳感器實施的最常見的速度傳感方案為：環形磁場檢測
、yelunjiancehelunchijiance，zhexiefangfademeiyizhongdouxuyaozaisuojiancedezhoushangtianjiateshudejiancemubiao
，xuyaoteshuleixingdechuanganqilaijiancegaimubiao。benwenjiangtantaoyongyushishimeigeyishangchuanganfanganzhongdemubiaohechuanganqidetexing。

霍爾效應傳感
選擇霍爾效應傳感技術
，而不用其它技術的一個主要原因就是矽霍爾傳感器可采用標準的雙極和CMOS集成電路工藝製造，這表明大量的信號處理電路可以集成到同一晶圓上來設計傳感器，並且霍爾傳感器能以較低的成本製造。

霍huo爾er效xiao應ying的de基ji本ben大da原yuan理li是shi電dian流liu中zhong的de移yi動dong電dian荷he載zai體ti以yi適shi當dang的de角jiao度du被bei折zhe到dao其qi原yuan來lai的de軌gui跡ji中zhong和he外wai部bu施shi加jia的de磁ci場chang中zhong。在zai金jin屬shu中zhong
，這zhe種zhong效xiao應ying非fei常chang小xiao，很hen難nan測ce量liang。霍huo爾er效xiao應ying在zai半ban導dao體ti（如矽和砷化镓）中雖然也很小
，但足以使磁傳感器測量到1～10,000高斯範圍的磁場。由於半導體霍爾傳感器的敏感度仍然很小（10到100µV/高斯），通常在實際應用中還需要額外的信號調節處理。幸運的是，許多半導體廠商在傳感器IC中集成了前置放大器和閥值檢測器。

環形磁場檢測
環形磁鐵是一個盤狀或圓形磁鐵，經過磁化能夠產生交互的北極和南極。由於磁極的邊界通常沒有任何標記


，每個磁極的數量、位置和大小並不明顯，使用磁觀察膜可以看到磁極的排列圖形，當將其放置在環形磁場中時，可清晰地顯示出磁極的輪廓。

conggainianshangjiang
，huanxingcitieshizuijiandandehuoerxiaoyingsuduchuanganqi。huanxingcitieanzhuangzaizhoushang，xuanzhuanshihuijingguoyigeshidangdecichangtanceqi。citanceqizhongdechuanganqiyuanjianzhinengduihuanxingcitiechanshengdecichangtigonghaofujidexinhaoxiangying，suoyiduoshushangyechanpinbaokuobanzaidexinhaochulihejiekoudianziqijian，doutigonglejianrongTTL的邏輯輸出。多數商業產品可兩種模式中的任意一種下工作：開關模式（輸出在某一特定磁極出現時被激活
，南極消失後關閉）或鎖定模式（輸出在某一特定磁極出現時被激活，直到出現相反的磁極時關閉）。

suodingmoshiyunxingbikaiguanmoshideyoushizaiyu

，ketigonggengyizhidezhankongbishuchu，bingyunxuzengdahuanxingcichangdaochuanganqizhijiandekongjian。wulunnazhongqingkuang，chuanganqimeizhuandouhuiweimeigelunchicijidenanbeijiduitigongyigemaichong。yi10個磁極的環形磁場為例
，每轉隻能產生五個脈衝。

葉輪檢測
環huan形xing磁ci鐵tie可ke實shi現xian易yi於yu實shi施shi的de速su度du傳chuan感gan方fang式shi
，但dan適shi合he的de磁ci鐵tie成cheng本ben卻que很hen高gao。對dui價jia格ge比bi較jiao在zai意yi且qie所suo需xu工gong作zuo量liang較jiao大da的de用yong戶hu

，最zui佳jia的de方fang案an通tong常chang是shi葉ye輪lun檢jian測ce。葉ye輪lun檢jian測ce采cai用yong薄bo鐵tie目mu標biao來lai屏ping蔽bi由you偏pian磁ci產chan生sheng的de磁ci場chang的de磁ci傳chuan感gan器qi。當dang鐵tie質zhi目mu標biao不bu在zai時shi，磁ci場chang傳chuan感gan元yuan件jian可ke檢jian測ce到dao偏pian磁ci的de存cun在zai。當dang目mu標biao放fang置zhi在zai磁ci鐵tie和he傳chuan感gan器qi之zhi間jian時shi
，它ta將jiang磁ci力li線xian繞rao過guo傳chuan感gan器qi。為wei了le有you效xiao地di繞rao過guo磁ci場chang，目mu標biao所suo在zai區qu域yu必bi須xu比bi磁ci鐵tie區qu域yu和he其qi在zai磁ci鐵tie和he傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de中zhong空kong地di帶dai相xiang當dang。

一個葉輪檢測器的例子是Cherry VN101501。gaishebeifengbizaiyigeleisihenduoguangchaduanqidewaikezhong。piancitiezaiqizhongdeyigetazhuangjiegounei，erchuanganqiyuanjianzaiqitatazhuangjiegouzhong。chuanganqijichenglexinhaotiaojiegongneng、提供了開關式數字輸出。由於磁鐵、傳感器和外殼設計成可適合多種目的
，用戶對磁場改進的需要被大大減少了。

在zai使shi用yong葉ye輪lun檢jian測ce器qi時shi通tong常chang會hui遇yu到dao兩liang個ge問wen題ti，這zhe兩liang個ge問wen題ti通tong常chang也ye是shi用yong戶hu在zai試shi圖tu從cong光guang插cha斷duan器qi設she計ji遷qian移yi到dao磁ci場chang葉ye輪lun設she計ji時shi出chu現xian的de。首shou先xian是shi選xuan擇ze材cai料liao的de問wen題ti
，要yao使shi磁ci場chang葉ye輪lun有you效xiao
，必bi須xu繞rao開kai磁ci場chang

，這zhe是shi使shi用yong材cai料liao的de重zhong要yao原yuan則ze，如ru塑su料liao
、lvheduoshubuxiugang，doushifeitieciti。jishicailiaoheshi，ruguohoudutaibo，yekenengwufakekaodichufacichangyelunjianceqi。diergewentishipiancitiehuiduimubiaochanshenghendadejixiezuoyongli
，huijiangqilaxiangsuojiancequekoudefangxiang。ruguozhoutigongdeliju（如電機輸出）很大，通常就不會有很大問題
；但如果力矩大小不夠（如流量計），通常采用環形磁場感應方案。

輪齒檢測
對(dui)於(yu)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，普(pu)通(tong)鐵(tie)齒(chi)輪(lun)代(dai)表(biao)著(zhe)最(zui)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)類(lei)型(xing)的(de)目(mu)標(biao)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)，他(ta)們(men)也(ye)是(shi)目(mu)標(biao)的(de)最(zui)佳(jia)材(cai)料(liao)



，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)材(cai)料(liao)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)在(zai)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)中(zhong)作(zuo)為(wei)功(gong)率(lv)傳(chuan)輸(shu)部(bu)件(jian)。除(chu)了(le)齒(chi)輪(lun)，輪(lun)齒(chi)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)用(yong)來(lai)檢(jian)測(ce)輪(lun)齒(chi)形(xing)狀(zhuang)的(de)物(wu)體(ti)，如(ru)螺(luo)栓(shuan)頭(tou)、滾gun子zi鏈lian和he金jin屬shu衝chong壓ya件jian等deng。因yin為wei齒chi輪lun通tong常chang未wei經jing磁ci化hua

，必bi須xu經jing過guo在zai磁ci場chang中zhong由you傳chuan感gan器qi組zu件jian生sheng成cheng的de擾rao動dong進jin行xing檢jian測ce。有you各ge種zhong技ji術shu可ke實shi施shi多duo種zhong輪lun齒chi傳chuan感gan器qi方fang案an，我wo們men在zai此ci討tao論lun的de隻zhi是shi最zui常chang見jian的de可ke用yong霍huo爾er效xiao應ying技ji術shu實shi施shi的de類lei型xing。

最簡單的輪齒傳感架構如圖1suoshi，chuanganqiyuanjianfangzhizaicitiebiaomianshang。danglunchijingguocizujiandeqianduanshi，huidaozhichuanganqiyuanjiansuojiancedaodecichangzengjia。dangchigenjingguochuanganqiqianduanshi，cichangqiangduxiajiang

，tongguoshezhishidangdefazhishuiping，keyijiancedaolunchidechuxian。zhezhongleixingchuanganqidezhuyaowentishiruhequedingyigeshidangdefazhi。caiyongzhezhongfangshidechuanganqitongchangyouyigedongtaitiaojiefazhidianlu


，gaizhikegenjusuojiancedaodecichangjinxingtiaojie，tu2顯示了從這種傳感器中所得到信號的示例。

另ling一yi種zhong類lei型xing的de輪lun齒chi傳chuan感gan器qi為wei梯ti度du檢jian測ce器qi。對dui很hen多duo應ying用yong來lai說shuo，如ru汽qi車che點dian火huo正zheng時shi係xi統tong，必bi須xu知zhi道dao目mu標biao經jing過guo傳chuan感gan器qi的de確que切qie時shi間jian。前qian麵mian討tao論lun的de單dan元yuan件jian輪lun齒chi通tong常chang無wu法fa提ti供gong良liang好hao的de邊bian沿yan檢jian測ce連lian續xu性xing，特te別bie是shi在zai目mu標biao與yu傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de空kong間jian發fa生sheng任ren何he變bian化hua時shi。測ce量liang傳chuan感gan器qi前qian方fang的de梯ti度du可ke明ming確que地di顯xian示shi輪lun齒chi邊bian沿yan的de位wei置zhi。實shi際ji的de梯ti度du很hen難nan測ce量liang
，但dan可ke以yi減jian去qu兩liang個ge放fang在zai一yi起qi的de傳chuan感gan器qi輸shu出chu來lai得de到dao最zui近jin似si的de值zhi
，如ru圖tu3所示。

從單個傳感器元件得來的信號外形類似於從單元件傳感器中得到信號，但在每個傳感器“看到”目標的不同部分時會發生變形
，一個信號連著另一個信號
，將兩個信號相減得到梯度信號
，清晰地體現了輪齒邊沿所在位置（圖4）。要得到高質量的梯度信號，需要很好地匹配單個傳感器元件的敏感度和偏移值。

實shi施shi的de重zhong要yao問wen題ti是shi在zai哪na裏li設she置zhi閥fa值zhi，來lai區qu別bie導dao入ru邊bian沿yan和he導dao出chu邊bian沿yan。我wo們men針zhen對dui苛ke刻ke條tiao件jian下xia的de應ying用yong開kai發fa了le各ge種zhong信xin號hao調tiao節jie方fang案an，從cong簡jian單dan的de模mo擬ni閥fa值zhi檢jian測ce到dao精jing細xi的de數shu字zi信xin號hao處chu理li係xi統tong，對dui於yu多duo數shu應ying用yong，簡jian單dan的de信xin號hao調tiao節jie電dian路lu就jiu已yi經jing足zu夠gou了le。