5磁电式磁栅式霍尔式传感器.pptVIP

第五章 磁电式传感器 磁电感应式传感器又称磁电式传感器, 是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。 它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号, 是有源传感器。由于它输出功率大且性能稳定, 具有一定的工作带宽（10～1000 Hz）, 所以得到普遍应用。 第一节 磁电感应式传感器 一、类型及其工作原理 第二节 霍尔式传感器 一、工作原理 1. 霍尔效应 将半导体薄片置于磁场B中，在薄片控制电极通以电流I，在输出电极产生霍尔电势UH。此现象为霍尔效应。 第三节 磁栅式传感器 磁栅式传感器主要由磁栅和磁头组成。磁栅上录有等间距的磁信号，利用磁带录音的原 理将等节距的周期变化的电信号用录磁的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制成的。装有磁栅 传感器的仪器或装置工作时，磁头相对于磁栅将占有一定的相对位置或相对位移，在这个过程中，磁头把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位置或位移转换成电信号。 温度 时，元件灵敏度系数为 ,输入电阻为 ，温度为t时，他们分别为 ， 因为 因此 温度为t时 温度 时 为了使霍尔电势不随温度而变化，必须保证 将有关式代入可得 通常霍尔元件的灵敏度温度系数远小于元件的电阻温度系数，因此 2．合理选取负载电阻 RL的阻值 使 得 3．采用恒压源和输入回路串联电阻 4．采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等) 5．霍尔元件不等位电势U0的温度补偿 三、 霍尔式传感器的应用 （一） 霍尔式位移传感器 ①霍尔元件处于中间位置位移Δx=0时，由于B=0，所以UH=0 ②霍尔元件右移, Δx0，合成磁感应强度B向左,B≠0， UH0 ③霍尔元件左移，Δx0，合成磁感应强度B向右,B≠0，UH0。 (二)霍尔式压力传感器 （三）霍耳汽车无触点点火器 如图所示，磁轮鼓代替了传统的凸轮及白金触点。 发动机主轴带动磁轮鼓转动时，霍耳器件感受的磁场极性交替改变，输出一连串与汽缸活塞运动同步的脉冲信号去触发晶体管功率开关，点火线圈两端产生很高的感应电压，使火花塞产生火花放电，完成汽缸点火过程。 霍耳点火装置示意图 1-磁轮鼓 2-开关型霍耳集成电路 3-晶体管功率开关 4-点火线圈 5-火花塞 （四）霍耳无刷直流电机 如图所示。电机由永久磁铁做转子。在定子上安有12只霍耳元件，各与前方相差90°的一个定子电枢线圈相连，线圈被安放在定子糟中。 各定子线圈由霍耳元件输出的霍耳电压激励，产生的定子磁场，与对应的霍耳元件相差90°，即超前于转子磁场90°。永久磁铁的转子被定子磁场吸引而向前转动。 当转子转动通过霍耳元件时，永久磁铁磁通使霍耳元件输出电压极性反相，相应的电枢线圈磁场也产生极性转换， 使定子磁场始终超前于转子磁场90°，吸引转子，转子则沿原方向继续向前转动。 霍耳无刷电机的结构图 1--轴 2—外壳 3—电路 4—定子 5—线圈 6—霍耳元件 7—永磁转子 如图所示。锅炉中的水由电磁阀控制流出与关闭。电磁阀的打开与关闭，则受控于控制电路。 打水时，需将铁制的取水卡从投放口投入，取水卡沿非磁性物质制作的滑槽向下滑行，当滑行到磁传感部位时，传感器输出信号经控制电路驱动电磁阀打开，让水从水龙头流出。 延时一定时间后，控制电路使电磁阀关闭，水流停止。 （五）自动供水装置 自动供水装置构造示意图 1—锅炉 2—电磁阀 3—投卡口 4—水龙头 5—水瓶 6—收卡箱 7—磁铁 8—磁传感器 自动供水装置的电路如图所示。 主要由磁传感器装置、单稳态电路、固态继电器、电源电路及电磁阀等组成。 磁传感装置由磁铁及SL3020霍尔开关集成传感器构成。 当取水者投入铁制的取水牌时，铁制取水牌将磁铁的磁力线短路，SL3020传感器受较强磁场的作用输出为高电平脉冲，电路输出使电磁阀Y通电工作自动开阀放水。 每次供水的时间长短，取决于C2、R4、RP1的充电时间常数。 自动供水装置电路原理图 * * 定义: 利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。 直接将机械能转换为电能，是有源传感器。 电磁感应定律 N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中所产生的感应电动势e的大小取决于穿过线圈的磁通 的变化率，即 当线圈的导体与磁场之间做相对切割磁力线运动时，在导体中产生感应电动势。由此可设计一类恒磁通式磁电传感器。用于测量振动及线速度。 N S L v e （一）