基于霍尔效应传感器的特殊应用

　　引言

　　开关型霍尔效应传感器是磁敏接近式传感器，具有应用灵活、宽工作电压范围和采样频率高等特点，是一种可靠性高无接触清洁型传感器，在位置传感、旋转测量等方面得到了广泛应用。开关型霍尔效应传感器主要分单极接近型和双极锁存型，其基本原理和应用不再阐述，以下介绍几种在位置传感和旋转测量中的特殊用法。

　　1 双极性开关型霍尔效应传感器

　　成品霍尔传感器在芯片封装时无统一标准，或用磁体的S极触发，或用N极触发，当磁体是嵌入固定时，用户在维护和更换时需要对磁体极性做出判别，应用不便。双极性开关型霍尔传感器则无须判别磁体极性，具有很大的灵活性和方便性。

　　1.1 基本原理

　　霍尔芯片A3144的某一个感应面为磁体的S极敏感，假设该面为s面，那么另一面一定是N极敏感，假设该面叫N面。

　　将两个开关型霍尔芯片A、B贴近叠放在一起，A芯片在前且s面朝外，B芯片在后且N面朝外，两芯片的开路输出0a、0b连接作为一个输出端，共用同一电源，并封装在一个铜质罗栓装置中，芯片的作用面朝向磁体的磁极N或S，结构原理参见图1。

　　1.2 实现方法

　　由于A、B芯片前后叠放，磁场要穿过A芯片作用B芯片的敏感面，显然B芯片的灵敏度会有所下降。实验证明磁体对底层B芯片的触发距离与A芯片相比减少1.5mm左右，为补偿B芯片灵敏度的降低，可通过在其背后衬加一小铁磁质材料的方法来补偿。稀土磁钢的磁场无须补偿就能够穿过A芯片并能作用触发B芯片，当S极接近传感器时，A芯片输出，N极接近传感器时，B芯片输出。这样，无论磁体的那个磁极接近传感器，总有一个芯片输出，而对磁体的极性无需关心。双极性开关型霍尔效应传感器优点是无须关心磁体极性，传感器的互换性强，更换维护方便。不足的是采用两个芯片，成本稍有增加，B芯片的作用距离稍微减少。

　　2 霍尔效应高速旋转编码器

　　精确测量旋转角时常采用光电旋转编码器来实现，但在使用环境恶劣和精度要求不高的场合，使用光电旋转编码器会造成系统成本过高，为提高可靠性一般采用多个廉价可靠的开关型霍尔效应传感器按不同的角度位置安装，用旋转的磁体分别掠过传感器的作用面来采样。当采样点较多时，这种方法使用的传感器数量和信号线较多，安装不便，且占用控制系统接口资源较多。

　　2.1 基本原理

　　同双极性开关型霍尔效应传感器，不同点是A、B两芯片分别输出。其中芯片A作为起始”零点”脉冲输出，芯片B作为旋转角度”顺序”脉冲输出，无论采样点是多少，只需安装一支旋转编码传感器，一条四芯电缆线，占用两个系统接口，结构原理参见附图1。