霍尔传感器A44E在车轮测速中的应用研究

　　0　引　　言

　　脉冲计数法[1]是智能测速[2]系统中常用的方法。只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入微处理器中进行计数,即可获得转速的信息。可以有多种方式来获得脉冲信号。将光电传感器安装在转轴上,当扇叶经过时,可产生脉冲信号。

　　但是光电传感器[3]对灰尘、油污等比较敏感,因此不适宜安装在车轮上。光电编码器[4-5]和霍尔传感器都不怕灰尘和油污,且都广泛应用于工业现场。但是光电编码器价格较昂贵,霍尔传感器[6]价格便宜且具有体积小、灵敏度高、响应速度快、温度性能好、精确度高、可靠性高等特点,能很好地满足车轮测速[7]系统设计的需要。

　　1　霍尔传感器A44E

　　A44E芯片属于开关型的霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.5~18 V),其输出的信号符合TTL电平标准,可以直接接到单片机的I/O端口上,而且其最高检测频率可达到1 MHz。A44E霍尔开关集成电路应用霍尔效应[8]原理,采用半导体集成技术制造的磁敏电路,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器,温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压信号。

　　1.1　A44E的测试特性

　　霍尔开关电路的输出特性见图1所示。在输入端输入电压Vcc,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差VH输出,该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点(即BOP)时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC门输出端输出低电压,通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点(即BRP)时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为关。

　　在外磁场的作用下,当磁感应强度超过导通阈值BOP时,霍尔电路输出管导通,输出低电平。之后,B再增加,仍保持导通态。若外加磁场的B值降低到BRP时,输出管截止,输出高电平。我们称BOP为工作点,BRP为释放点,BOP-BRP=BH称为回差。回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。这样两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作。一般规定,当外加磁场的南极(S极)接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时,作用到霍尔电路上的磁场方向为正,北极接近标志面时为负。

　　1.2　A44E芯片的引脚及功能

　　霍尔传感器A44E芯片的引脚接线图见图2所示。典型应用于无触点开关、汽车点火器、刹车电路、位置转速检测与控制、安全报警装置和纺织控制系统。霍尔传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。