霍尔位置传感器原理：电磁感应式曲轴位置传感器的原理

　　曲轴位置传感器也称为发动机转速传感器，它是发动机集中控制系统最主要的传感器之一，用来检测活塞上止点及曲轴转角的信号并将其输入发动机ECU，用于对点火时刻和喷油正时进行控制，同时它也是测量发动机转速的信号源。
　　1.电磁感应式曲轴位置传感器
　　（1）安装位置
　　电磁感应式曲轴位置传感器一般安装在曲轴前端或发动机飞轮壳体上，如下图所示。
　　
　　（2）结构原理
　　电磁感应式传感器，又称为磁脉冲式传感器。电磁感应式曲轴位置传感器主要由导磁材料制成的信号转子、永久磁铁、信号线圈等组成。传感器的位置是固定的，软磁铁芯与信号转子齿之间必须保持一定间隙。
　　传感器插头接线形式主要有两线制和三线制两种。两线制的两根线为信号回路线，信号正负交替变化；三线制多出的一根线为屏蔽线。
　　（3）检测
　　①丰田车系：2016款丰田凯美瑞混合动力版（发动机型号6AE－FSE）轿车采用的是电磁感应式曲轴位置传感器。传感器1＃端子为发动机控制单元插接器E81的110端子提供5V参考电源；传感器3＃端子、2＃端子分别为传感器正信号和传感器负信号，分别与发动机控制单元插接器E81的76＃端子、109＃端子相连接。
　　
　　传感器的电阻检测：关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，检查传感器插头1＃端子和2＃端子之间的电阻。–10℃～50℃条件下标准阻值为1．6～2．7kΩ；50℃～100℃条件下标准阻值为2．0～3．2kΩ。若电阻为无穷大，则说明信号线圈存在断路，应该更换传感器。
　　②大众车系：下图为一汽大众新迈腾曲轴位置传感器G28电路。端子T2yf／1为传感器其中一极，与ECU的T60ya／51端子相连；端子T2yf／2为传感器另一极，与ECU的T60ya／36端子相连。
　　
　　电磁感应式曲轴位置传感器的检测方法如下：
　　a．故障征兆检测：在发动机运行中，当曲轴位置传感器出现故障时，会导致信号中断、发动机不能启动或在运行时立即熄火，这时电子控制单元可以诊断到故障并进行代码存储。
　　b．曲轴位置传感器的电阻检查：关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，检查传感器上1＃与2＃端子间电阻，应为980～1600Ω。若电阻为无穷大，说明信号线圈存在断路，应更换传感器。
　　c．输出电压测量：用万用表的交流电压挡，在线路正常连接、发动机运转时测量1＃端子与2＃端子间电压，其电压值在0．2～2V之间波动。
　　2.霍尔式曲轴位置传感器
　　霍尔效应是指把一块金属或半导体薄片垂直放在磁感应强度为B的磁场中，沿着垂直于磁场方向通过电流Ⅰ时，会在薄片的另一对侧面间产生电动势UH，所产生的电动势称为霍尔电动势，这种薄片（一般为半导体）称为霍尔片或霍尔元件。根据信号触发器结构的不同可以分为触发叶片式和触发轮式两种。
　　（1）触发叶片式
　　霍尔式曲轴位置传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路和永久磁铁组成，结构如下图所示。
　　
　　内外信号轮侧面各设置一个信号发生器，信号轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙中时，霍尔集成电路中的磁场被隔磁，此时不产生电压；当叶片离开空气隙时，永久磁铁中的磁通便通过导磁板穿过霍尔元件中，这时产生电压，经过集成电路放大后向控制单元输送脉冲信号。外信号轮每转一圈产生18个脉冲信号，称为18X信号。一个脉冲相当于曲轴转角的20°，发动机控制单元计算出曲轴旋转1°的对应时间，根据这一信号，发动机控制单元可精确控制点火时间。
　　（2）触发轮齿式
　　霍尔曲轴位置传感器的结构与电磁感应式曲轴位置传感器相似，由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成。
　　在四缸发动机的飞轮外沿上有8个齿槽，平均分为两组，之间相隔180°。每一组中每个齿槽的宽度为2°，两个齿槽之间相隔18°。
　　
　　在六缸发动机的飞轮外沿有12个齿槽，均分为三组，每组相隔120°。每一组中每个齿槽的宽度为2°，两个齿槽之间也相隔18°。
　　当飞轮齿槽通过传感器的磁铁时，霍尔传感器输出5V高电平；当飞轮齿槽离开磁铁时，霍尔传感器输出0．3V低电平。一个飞轮齿圈通过传感器时，传感器便产生一个高、低电平信号。
　　3.光电式曲轴位置传感器
　　光电式曲轴位置传感器应用于早期的带有分电器的发动机上。
　　（1）日产汽车光电式曲轴位置传感器
　　日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带光孔的信号盘（遮光盘）组成，如下图所示。信号盘安装在分电器轴上，外围有360条缝隙，相邻缝隙产生1°曲轴转角信号。外围稍靠内间隔60°曲轴转角分布着六个光孔（六缸），产生120°曲轴转角信号，其中有一个较宽的光孔是产生一缸压缩上止点对应的120°曲轴转角信号的。
　　
　　日产汽车车系光电式曲轴位置传感器信号盘
　　脉冲信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成。两只发光二极管分别正对着两只光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，故产生透光和遮光的交替变化，使信号发生器输出对应曲轴位置和转角的脉冲信号。
　　（2）现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器
　　现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光敏式曲轴位置传感器相似，其信号盘的结构稍有不同，如下图所示。信号盘外圈有四个弧形长槽，用来检测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号，电控单元根据该信号计算发动机转速，并控制汽油喷射正时和点火正时。信号盘内圈有一个孔，用来检测第1缸压缩上止点（在有些索纳塔车上，设有两孔，用来检测第1、第4缸的压缩上止点，目的是为了提高精度），并将它转化成电压脉冲信号输入电控单元，电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。
　　
　　现代车系光电式曲轴位置传感器信号盘

霍尔位置传感器原理：霍尔传感器

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霍尔传感器
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霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
中文名
霍尔传感器
外文名
Hall sensor
分    类
线型霍尔传感器
工作原理
霍尔效应
用    途
力测量
子    类
霍尔电流传感器
目录
1
原理
2
工作原理
3
霍尔效应
4
元件
5
分类
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开关型
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锁键型
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线性型
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优点
7
用途
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位移测量
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力测量
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角速度测量
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线速度测量
8
注意事项
9
应用
霍尔传感器原理
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由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流 I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。
霍尔效应
一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流 I 的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。
霍尔传感器工作原理
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磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度。下图1所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。霍尔效应传感器
图1
1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片
霍尔传感器霍尔效应
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霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图2所示的半导体试样，若在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A，A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决定于测试样品的电类型。显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，
[1]
图2
当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有⑴其中EH为霍尔电场，V是载流子在电流方向上的平均漂移速度。设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n，则⑵由⑴、⑵两式可得⑶即霍尔电压VH（A、A′电极之间的电压）与ISB乘积正比与试样厚度d成反比。比例系数 称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式计算RH（厘米3/库仑）
霍尔传感器元件
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霍尔传感器
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器分类
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霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。（一）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。（二）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。
霍尔传感器开关型
如图4所示，其中Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
霍尔传感器锁键型
如图5所示，当磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场撤消后，其输出状态保持不变（即锁存状态），必须施加反向磁感应强度达到BRP时，才能使电平产生变化。
霍尔传感器线性型
输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3所示，可见，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
开环式电流传感器由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。霍尔电流传感器工作原理如图6所示，标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出。闭环式电流传感器磁平衡式电流传感器也叫霍尔闭环电流传感器，也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上， 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场， 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ，此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。
霍尔传感器优点
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xrdt霍尔传感器
1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波；2、 原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms；3、精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量；4、线性度好：优于0.1%；5、宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs；但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。6、测量范围：霍尔传感器为系列产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。霍尔电流传感器使用时，需遵循以下注意事项：1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度（故使用时要先接通电源和测量端M），发生这种情况时，要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力，但是，为了获得较高的测量准确度，当有较强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小；在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。4、测量的最佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得最佳精度，原边可使用多匝，但是，需要注意导线的空间位置（参照第一条）。
霍尔传感器用途
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霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
霍尔传感器位移测量
两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移大小成正比。
霍尔传感器力测量
如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的大小，按这一原理可制成的力传感器。
霍尔传感器角速度测量
在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。
霍尔传感器线速度测量
如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。
霍尔传感器注意事项
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霍尔传感器
（1）电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间超额，会损坏末极功放管（指磁补偿式），一般情况下，2倍的过载电流持续时间不得超过1分钟。（2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得超过1分钟。（3）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。（4）绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV及以下直流系统中，6KV的传感器可以长期正常工作在2KV及以下交流系统和2.5KV及以下直流系统中，注意不要超压使用。（5）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。
霍尔传感器
（6）在大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。（7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器5～10cm一个超过传感器原边电流值2倍的电流，所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时，相间距离应大于5～10cm。（8）为了使传感器工作在最佳测量状态，应使用图1－10介绍的简易典型稳压电源。（9）传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时，2倍以上的过载电流不得超过1分钟。
变频功率传感器(4张)
（10）原边电流母线温度不得超过85℃，这是ABS工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。霍尔电压传感器和霍尔电流传感器主要适用于工业控制领域的电压和电流测量。由于传感器一般不提供角差指标，对于需要准确测量交流电功率的场合，应对其角差指标进行验证，这一点需特别注意。工频电量测量可用互感器替代，变频电量测量可用电压、电流组合式的变频功率传感器替代。
霍尔传感器应用
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霍尔传感器技术应用于汽车工业霍尔传感器技术在汽车工业中有着广泛的应用，包括动力、车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统。为了满足不同系统的需要，霍尔传感器有开关式、模拟式和数字式传感器三种形式。霍尔传感器可以采用金属和半导体等制成，效应质量的改变取决于导体的材料，材料会直接影响流过传感器的正离子和电子。制造霍尔元件时，汽车工业通常使用三种半导体材料，即砷化镓、锑化铟以及砷化铟。最常用的半导体材料当属砷化铟。霍尔传感器的形式决定了放大电路的不同，其输出要适应所控制的装置。这个输出可能是模拟式，如加速位置传感器或节气门位置传感器，也可能是数字式。如曲轴或凸轮轴位置传感器。当霍尔元件用于模拟式传感器时，这个传感器可以用于空调系统中的温度表或动力控制系统中的节气门位置传感器。霍尔元件与微分放大器连接，放大器与NPN晶体管连接。磁铁固定在旋转轴上，轴在旋转时，霍尔元件上的磁场加强。其产生的霍尔电压与磁场强度成比例。当霍尔元件用于数字信号时，例如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器或车速传感器，必须首先改变电路。霍尔元件与微分放大器连接，微分放大器与施密特触发器连接。在这种配置中。传感器输出一个开或关的信号。在多数汽车电路中，霍尔传感器是电流吸收器或者使信号电路接地。要完成这项工作，需要一个NPN晶体管与施密特触发器的输出连接。磁场穿过霍尔元件，一个触发器轮上的叶片在磁场和霍尔元件之间通过。霍尔传感器应用于出租车计价器霍尔传感器在出租车计价器上的应用：通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算，送给显示单元，这样便完成了里程计算。检测原理，P3.2口作为信号的输入端，内部采用外部中断0，车轮每转一圈（设车轮的周长是1 m），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到1 000次时，也就是1 km，单片机就控制将金额自动增加。每当霍尔传感器输出一个低电平信号就使单片机中断一次，当里程计数器对里程脉冲计满1 000次时，就有程序将当前总额累加，使微机进入里程计数中断服务程序中。在该程序中，需要完成当前行驶里程数和总额的累加操作，并将结果存入里程和总额寄存器中。霍尔电流传感器在变频器中的应用在有电流流过的导线周围会感生出磁场，再用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例，是一个具有乘法器功能的器件，并且可与各种逻辑电路直接接口，还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单，信号处理方便，器件本身又具有一系列的独特优点，所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。在变频器中，霍尔电流传感器的主要作用是保护昂贵的大功率晶体管。由于霍尔电流传感器的响应时间短于1μs，因此，出现过载短路时，在晶体管未达到极限温度之前即可切断电源，使晶体管得到可靠的保护。霍尔电流传感器按其工作模式可分为直接测量式和零磁通式，在变频器中由于需要精准的控制及计算，因此选用了零磁通方式。将霍尔器件的输出电压进行放大，再经电流放大后，让这个电流通过补偿线圈，并令补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反，若满足条件IoN1=IsN2，则磁芯中的磁通为0，这时下式成立：Io=Is(N2/N1)式中，Io为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数，Is为补偿绕组中的电流，N2为补偿绕组的匝数。由上式可知，达到磁平衡时，即可由Is及匝数比N2/N1得到Io。霍尔电流传感器的特点是可以实现电流的“无电位”检测。即测量电路不必接入被测电路即可实现电流检测，它们靠磁场进行耦合。因此，检测电路的输入、输出电路是完全电隔离的。检测过程中，检测电路与被检电路互不影响。
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2020-11-242
Grace的修行日志
欢迎电气行业的朋友一起交流学习~
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2020-09-070
Acrelwangyang
Acrel Sales Engineer
浅谈基于霍尔传感器的电流监测及过流保护设计-安科瑞 王阳
摘要：根据机载电子设备健康监测和视情维修的要求，发射装置内场测试仪需增加对被测产品进行电流监测的功能;同时，为避免测试期间因过流而导致的产品或测试设备损坏，亟需实现对被测产品的动态过流保护。基于此需求，设计了一种基于霍尔传感器的实现方案。硬件方面，电路由器件、电流监测电路和...
2021-04-270
计量互感器
河北冠赫实业有限公司
霍尔传感器的优势及主要用途
霍尔传感器是世界排名第三的感应器商品，它被广泛运用到工业生产、汽车行业、电脑上、手机上及其新起消费电子产品行业。霍尔效应是磁电效用的一种，这一状况是霍尔于1879年在科学研究金属材料的导电性组织时发觉的。接下来小编带大家看看霍尔传感器的优势及主要用途：很多人都了解，小汽车的...
2020-12-080
响拇指电子
深圳响拇指电子科技有限公司
霍尔传感器在智能坐便器上的应用
智能坐便器起源于美国，用于医疗和老年保健，最初设置有温水洗净功能。后经韩国，日本的卫浴公司逐渐引进技术开始制造，加入了座便盖加热、温水洗净、暖风干燥、杀菌等多种功能。目前市场上的智能坐便器大体上分为两种，一种为带清洗、加热、杀菌等的智能坐便器，另一种为可自动更换薄膜的智能坐...
2020-04-290
参考资料
1.

霍尔效应
．北京航空航天大学．2013-03[引用日期2013-07-18]

霍尔位置传感器原理：霍尔式凸轮轴位置传感器的结构、工作原理及检测方法

1 霍尔式凸轮轴位置传感器结构
触发叶片型霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端，其结构如图4所示。它主要由霍尔传感器和信号转子组成。它被广泛使用于大众汽车上。

图4 触发叶片型霍尔式凸轮轴位置传感器
信号转子或叫触发叶轮，安装在进气凸轮上，用螺栓和座圈固定。信号转子的隔板又叫叶片，在隔板上有一个窗口，窗口对应产生的信号为低电平信号，隔板对应产生的信号为高电平信号。霍尔传感器主要由集成电路、永久磁铁和导磁片组成。
2 霍尔式凸轮轴位置传感器工作原理
霍尔元件与永磁铁之间有1mm的间隙，当信号转子随进气凸轮轴一同转动时，隔板和窗口从集成电路与永磁铁之间的间隙中转过。当信号转子的隔板进入间隙时，霍尔集成电路中的磁场被旁路，霍尔元件上没有磁力线穿过，霍尔电压为零，集成电路输出级三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位，约4.0V；当信号转子的隔板离开间隙时，永磁铁的磁通经导磁片和霍尔元件集成电路构成回路，这时产生的霍尔电压约为2.0V，集成电路输出级三极管导通，传感器输出的信号电压为0.1V，为低电位。
发动机工作时，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器产生的信号不断地输入ECU。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电位信号（15°）和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电位信号时，可以识别出1缸活塞在压缩上止点、4缸活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。由于凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器同时输出信号，凸轮轴位置传感器信号作为判缸信号，因此凸轮轴位置传感器也称为同步信号传感器。
3 霍尔式凸轮轴位置传感器电路连接
霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路如图5所示。该传感器G40导线连接器有三个接线端子，1为传感器电源正极端子；2为传感器信号输出端子；3为传感器电源负极端子。这三个端子分别与ECU的62、76和67端子相连。

图5 霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路
4 霍尔式凸轮轴位置传感器检测方法
当凸轮轴位置传感器出现故障时，ECU可以检测到故障信息，使用VAG1551或VAG1552故障诊断仪可以读取传感器的故障码。故障码显示出凸轮轴位置传感器有故障时，可以用万用表检查传感器电源电压和导线电阻进行故障的判定和排除。
? 检测传感器电源电压
断开点火开关，拔下传感器导线连接器插头，用万用表的正、负表笔分别与连接器1与3端子相连接，接通点火开关时，电压应为4.5V以上。若电压为零，说明线束存在断、短路，或ECU有故障；当断开点火开关后，应继续检查导线是否存在断路或短路。
? 检测导线电阻
用万用表的电阻挡检查传感器的1端子与ECU的62端子、传感器的2端子与ECU的76端子、传感器的3端子与ECU的67端子的电阻值，各导线间电阻值应不大于1.5Ω。若电阻过大或为无穷大，则说明线束接触不良或导线断路，应进行维修或更换线束。
再用万用表电阻挡继续检查传感器连接器端子1与2、3端子间电阻，或检查ECU的62端子与76、67端子间电阻，测得的电阻均应为无穷大。若阻值不是无穷大，则说明导线存在短路，应进行更换。

以上内容来自 《汽车传感器识别·检测·拆装·维修》 （双色图解精华版） 姚科业 主编
这本书全面介绍了现今汽车上比较常用和新出现的传感器的安装位置、结构、工作原理和检测方法等。涵盖了位置（行程和角度）传感器、温度传感器、空气流量传感器、压力传感器、气体浓度传感器、速度传感器、爆燃与碰撞传感器等各类传感器。
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霍尔位置传感器原理：霍尔式节气门位置传感器构造与工作原理电路

霍尔式节气门位置传感器结构
双霍尔式线性节气门位置传感器广泛用于三菱和丰田汽车上。
位于节气门体的节气门位置传感器的功能是测量节气门的位置，向发动机ECU输出与节气门轴转角成正比的电压信号。根据该传感器输出的电压；发动机ECU控制节气门控制伺服电机进行反馈控制。
非接触式的霍尔传感器包括一个固定在踏板轴上的永磁铁、一个输出电压与磁通量成正比的线性霍尔集成电路，一个有效地将永磁铁的磁通量转入霍尔集成电路的定子。

霍尔式节气门位置传感器工作原理
这里以丰田车上的双霍尔式线性节气门位置传感器为例介绍霍尔式线性节气门位置传感器工作原理。
当节气门全闭时，即如图2-19（a）所示，磁场方向向上，流入霍尔集成电路的磁通量最大，此时，节气门位置传感器电压输出最小。当节气门全开时，如图2-19（c）所示，磁场方向反向向下，流入霍尔集成电路的磁通量最大。此时，节气门位置传感器电压输出最大。当节气门半开时，即如图2-19（b）所示，磁通量为零。节气门位置传感器输出电压在中间值。节气门位置传感器通过两个系统（主、副）输出，这就提高了系统测量故障的准确性，增强了故障保护功能，确保了可靠性。

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节气门位置传感器有两个传感器电路VrA和VrA2，各传送一个信号。VrA用于检测节气门开度，VrA2用于检测VrA的故障。传感器信号电压与节气门开度成比例，在0V和5V之间变化，并且传输至混合动力车辆控制ECU的端子VrAs节气门关闭时，传感器输出电压降低；节气门打开时，传感器输出电压升高。混合动力车辆控制ECU根据这些信号来计算节气门开度并响应驾驶员输入来控制节气门执行器。这些信号同时也用来计算空燃比修正值、功率提高修正值和燃油切断控制。

混合动力车辆失效保护功能：
存储这些DTC中的任何一个和与电子节气门控制系统故障有关的其他DTC时，混合动力车辆控制ECU进入失效保护模式。在失效保护模式下，混合动力车辆控制ECU切断流向节气门执行器的电流，且节气门在回位弹簧的作用下恢复到6.5°节气门位置。混合动力车辆控制ECU停止发动机，可仅使用混合动力系统驾驶车辆。如果平稳而缓慢地踩下加速踏板，车辆会缓慢行驶。
失效保护模式一直运行，直至检测到通过条件并且随后电源开关置于OFF位置。

霍尔式节气门位置传感器连接电路
所示分别是丰田汽车和三菱汽车上的霍尔式节气门位置传感器与ECU的连接电路。

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