Компания melexis представила высокопроизводительный программируемый датчик холла

Логические и линейные датчики Холла

Гистерезис – разность между индукциями включения и выключения.

Время переключения – определяется как время изменения выходного сигнала от 10% до 90% его установившегося значения при скачкообразном изменении индукции. Сертифицируется отдельно для нарастания и спада магнитного поля. Для двухвыводных датчиков сертифицируется ток потребления при низкой индукции (Н) и при высокой (В).

Компания Honeywell

Многие промышленные задачи требуют определения присутствия, положения, перемещения, скорости вращения ферромагнитных объектов.

Как правило, для решения таких задач используются компоненты на эффекте Холла, которые создают разность потенциалов под воздействием внешнего магнитного поля. Компания Honeywell выпускает датчики Холла двух типов: линейные и цифровые.

Если линейные датчики используются для измерения небольших перемещений, то цифровые датчики служат для детектирования присутствия объекта в рабочей зоне датчика.

Серия датчиков положения SS400 имеет термосбалансированную схему в полном диапазоне рабочих температур. Оптимизирована компенсация отрицательного уклона для работы с недорогими магнитами с отрицательным температурным коэффициентом. Датчики могут работать с биполярными, униполярными и защелкивающимися магнитами.

Встроенные стабилизатор питания элемента Холла и схема нормализации сигнала обеспечивают стабильную работу датчика при широком диапазоне напряжения питания 3.8…30 В пост. тока. Универсальный выход с открытым коллектором удобен для подключения датчика к любой нагрузке (например, микросхеме управления, микроконтроллеру, микросхеме логики).

Описание

Цифровой выход по току
Не чувствительны к механическим воздействиям
Температурно компенсированный магнит
Уровень срабатывания и отпускания по спецификации клиента
Высокий выходной сигнал
Симметричные относительно нуля точки срабатывания и отпускания
Материал корпуса: Plaskon 3300H
Доступна версия для поверхностного монтажа SS400-S с различными типами выводов

Технические характеристики

Тип корпуса: радиальная микросхема
Напряжение питания: 3.8…30 В
Тип выходного сигнала: открытый коллектор
Максимальное выходное напряжение: 40 В
Тип магнита: униполярный
Диапазон рабочих температур: -40…150°С
Выходное напряжение: 0.4 В пост. тока макс.
Время срабатывания: 0.05 мкс
Время отпускания: 0.15 мкс
Потребляемый ток: 7.5 мА
Макс. Выходной ток: 20 мА
Точка срабатывания: 8.5 мТ (85 G)
Точка отпускания: 5.5 мТ (55 G)
Ток утечки: 10 мкА
Дифференциал: 3 мТ (30 G)

Примеры применений датчиков серии SS400

1. Анемометр-метеорологический прибор для определения скорости ветра.

Датчик SS400 измеряет вращение вала с помощью кольцевого 5/8” магнита. Устройство используется для считывания показаний скорости ветра.

2. Бесколлекторные DC моторы

Датчики SS400 используются для обеспечения механической коммутации в традиционных бесколлекторных двигателях. Применение датчиков Холла с широким рабочим температурным диапазоном позволяет использовать недорогие магниты. Датчики являются твердотельными устройствами без механических элементов и, таким образом, не требуют эксплуатационных затрат.

Размещение датчиков:

3. Швейное оборудование

Для вышивания монограммы важно контролировать ширину между стяжками. Для этого используется датчик Холла SS400. Он калибрует механизм вышивания зигзага и служит нулевым значением, что обеспечивает идентичность нескольких монограмм.

Компания Melexis и датчики Холла

Уже более десяти лет Melexis разрабатывает и производит различные виды электронных компонентов, таких как датчики Холла, радиочастотные схемы, датчики давления, акселерометры, инфракрасные и оптические датчики и т.д.

Melexis является поставщиком практически для всех производителей автомобилей в Германии, а также для тройки производителей-лидеров во Франции и США. Сегодня более 200 моделей автомобилей используют продукцию Melexis.

Но, хотя основная продукция компании рассчитана в основном на производителей автоэлектроники, специалисты различных областей найдут в линейке продукции необходимые для них изделия.

В данном разделе представлены кремниевые бесконтактные датчики, переключатели и защелки на эффекте Холла. Работа этих микросхем устроена на измерении магнитных полей, что позволяет их использовать в качестве датчиков движения, положения, вращения в двигателях, акселераторах и тормозных системах, а также в качестве датчиков тока

Наименование	Описание	Рабочий температурный диапазон	Тип корпуса	Область применения
Высокочувствительные биполярные переключатели на эффекте Холла
US2881 / US2882	Переключатель на эффекте Холла	-40°C – 85°C -40°C -150°C	SO(SOT-23) or UA (TO-92 flat)	Коммутатор бесщеточныхдвигателей постоянного тока, датчик скорости,твердотельный переключатель, датчик перемещения, направления.
US2884	Переключатель на эффекте Холла	-40°C – 150°C	SO(SOT-23)
US4881	Маломощный переключатель наэффекте Холла	-40°C – 85°C -40°C – 125°C -40°C – 150°C	SO (SOT–23) orUA (TO–92)
Защелки на эффекте Холла
US1881	Многоцелевая защелка на эффектеХолла	-40°C – 85°C -40°C – 125°C -40°C – 150°C	SO (SOT-23) orUA(TO-92)	Датчик скорости,твердотельныйпереключатель, датчикперемещения,направления.
US3881	Маломощная защелка на эффектеХолла	-40°C – 85°C -40°C – 125°C -40°C – 150°C	SO (SOT–23) orUA(TO–92)
Униполярные переключатели на эффекте Холла
US5781	Высокочувствительный переключатель на эффекте Холла	-40°C – 85°C -40°C – 150°C	SO (SOT-23) or UA (TO-92)	Твердотельный переключатель,концевой переключатель,ограничитель ток,прерыватель, датчик направления
US5782	Высокочувствительный переключатель на эффекте Холла	-40°C – 150°C	SO (SOT-23)
US5881	Многоцелевой переключатель на эффекте Холла	-40°C – 85°C -40°C – 150°C	SO (SOT-23) or UA (TO-92)
Линейные датчики Холла
MLX90215	Прецизионный программируемыйлинейный датчик Холла	-40°C – 85°C -40°C – 150°C	UA	Датчик перемещения, вращения, потока. Датчик величины магнитногополя.
MLX90242	Линейный датчик Холла	-40°C – 150°C -40°C – 85°C	VA, UA, SO
MLX90251	Программируемый датчик холла	-40°C – 85°C -40°C – 150°C	VA
Датчики поворота, датчики тока
MLX90316	Программируемый датчик поворота	-40°C – 125°C	SOIC-8, TSOP-16	Абсолютный датчик поворота, датчик положения педали, датчик положения дроссельнойзаслонки, датчик потока, бесконтактный датчиктока
2SA-10	Абсолютный датчик поворота	-40°C – 125°C	SOIC-8
Специальные датчики Холла
MLX90217	Датчик положения вала, шестерни	-40°C – 150°C	UA (TO-92 flat)	Датчик положения распределительного вала, шестерни. Датчик перемещениявращения.Датчик определения направления вращения.Датчик скорости, датчикABS
MLX90224	Двухканальный переключатель наэффекте холла	-40°C – 85°C	VA
MLX90254	Дифференциальный, динамическийдатчик Холла	-40°C – 150°C	VA (4 leads)
MLX90248	Ом-ниполярный высокочувствительныйпереключатель на эффекте Холла с низким потреблением	-40°C – 85°C	SO (SOT-23)	Переключатель с низкимпотреблением, в том числев переносных устройствах

Компания Allegro Microsystems

Датчик тока на эффекте Холла

Датчики, выполненные в виде микросхемы, состоят из очень точного линейного датчика Холла, интегрированного на кристалл микросхемы, и медного проводника, размещенного близко к кристаллу.

Электрический ток, протекая через проводник, создает магнитное поле, которое фиксируется датчиком Холла и преобразуется в напряжение, пропорциональное значению входного тока.

Высокая точность, гальваническая изоляция измерительной схемы, термостабильность и малые габариты делают датчики хорошим решением для применения в преобразовательной технике, бытовой, автомобильной и промышленной электронике.

ACS712Датчик токаДатчик для измерения постоянного и переменного тока до 30А на эффекте Холла, интегрированный в малогабаритный корпус SOIC8, имеющий гальваническую развязку с напряжением пробоя 2,1 кВ (RMS).

ACS713Датчик токаМодификация датчика тока ACS712 для измерения постоянного тока.

ACS754Датчик токаПоследняя и наиболее высокоточная серия датчиков для измерения переменного и постоянного тока до 200А.

ACS755Датчик токаМодификация датчика тока ACS754 для измерения постоянного тока.

ACS758Датчик токаДатчик для измерения постоянного или переменного тока от 0 до 200А с максимальной частотой до 120 кГц , имеющий гальваническую развязку силовых и сигнальных цепей .

Источник: http://yaneuch.ru/cat_36/logicheskie-i-linejnye-datchiki-holla/355549.2541180.page2.html

Одна микросхема для создания любого датчика тока

» Статьи » Датчики · Измерения

23-10-2014

Melexis » MLX91206

Измерить ток высоковольтного источника питания? Или ток, потребляемый стартером автомобиля? Или ток с ветрогенератора? Все это можно сделать бесконтактно с помощью одной микросхемы.

Melexis делает следующий шаг в создании экологичных решений, открывая новые возможности для бесконтактного измерения тока в приложениях возобновляемых источников энергии, гибридных электромобилей (HEV) и электромобилей (EV).

MLX91206 является программируемым монолитным датчиком, основанным на технологии Triaxis™ Hall. MLX91206 позволяет пользователю построить небольшие экономичные сенсорные решения с малым временем отклика.

Чип непосредственно контролирует ток, протекающий во внешнем проводнике, например, шине или дорожке печатной платы.

Бесконтактный датчик тока MLX91206 состоит из КМОП интегральной схемы Холла с тонким слоем ферромагнитной структуры на его поверхности.

Интегрированный ферромагнитный слой (IMC) используется в качестве концентратора магнитного потока, обеспечивая его высокое усиление и более высокое отношение сигнал-шум датчика.

Датчик особенно подходит для измерения постоянного и/ или переменного тока до 90 кГц с омической изоляцией, характеризуется очень малыми вносимыми потерями, малым временем отклика, небольшим размером корпуса и простотой сборки.

MLX91206 удовлетворяет спрос на широкое использование электроники в автомобильной промышленности, возобновляемых источниках преобразования энергии (солнечная и ветряная), источниках питания, управления двигателем и защите от перегрузки.

Области применения:

измерение потребляемого тока в батарейном питании;
преобразователи солнечной энергии;
автомобильные инверторы в гибридных автомобилях и др.

MLX91206 имеет защиту от перенапряжения и защиту от обратного напряжения и может быть использован в качестве автономного датчика тока, подключенного напрямую к кабелю.

MLX91206 измеряет ток путем преобразования магнитного поля, создаваемого протекающими через проводник токами, в напряжение, пропорциональное полю. MLX91206 не имеет верхнего предела измеряемого уровня тока, потому что выходной уровень зависит от размера проводника и расстояния от датчика.

Отличительные особенности:

программируемый высокоскоростной датчик тока;
концентратор магнитного поля, обеспечивающий высокое отношение сигнал/ шум;
защита от перенапряжения и переполюсовки;
бессвинцовые компоненты для бессвинцовой пайки, MSL3;
быстрый аналоговый выход (разрешение ЦАП 12 бит);
программируемый переключатель;
выход термометра;
ШИМ выход (разрешение АЦП 12 бит);
17-битный номер ID;
диагностика неисправной дорожки;
быстрое время отклика;
огромная полоса пропускания DC – 90 кГц.

Как датчик работает:

MLX91206 представляет собой монолитный датчик, выполненный на базе технологии Triais® Hall. Традиционная планарная Hall технология чувствительна к плотности потока, приложенного перпендикулярно к поверхности ИС. Датчик тока IMC-Hall® чувствителен к плотности потока, приложенного параллельно поверхности IC.

Это достигается за счет интегрированного магнитного концентратора (IMC-Hall®), который наносится на CMOS кристалл. Датчик тока IMC-Hall® может применяться в автомобильной промышленности.

Он представляет собой датчик Холла, обеспечивающий выходной сигнал, пропорциональный плотности потока, приложенного по горизонтали, и поэтому подходит для измерения тока. Он идеально подойдет в качестве открытой петли датчика тока для монтажа на печатной плате.

Передаточная характеристика MLX91206 является программируемой (смещение, усиление, зажимные уровни, диагностические функции…). Выход выбирается между аналоговым и ШИМ. Линейный аналоговый выход используется для приложений, требующих быстрого отклика (

Источник: https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=152693

250 kHz Programmable IMC-Hall® current sensor with enhanced thermal and lifetime stability

MLX91208

The MLX91208 is a fully customer-programmable monolithic sensor IC packaged in standard SO-8 package.

The sensor features the IMC-Hall® technology, which leads to very high sensitivity thanks to integrated magnetic concentrators (IMC) deposited on the die.

The Hall Sensor provides a high speed analog output signal proportional to the external applied flux density. The MLX91208 current sensors enables the user to construct a precise current sensor solution with fast response time of 3µs.

Our MLX91208 current sensor is automotive qualified and particularly appropriate for DC and/or AC current measurements up to 250 kHz offering galvanic isolated current sensing with fast response time and in a surface mount standard package. A proprietary and novel design element allows also reducing drastically long term drift, which warrants stable performance over lifetime.

The transfer characteristic of the MLX91208 is fully customer programmable (offset, sensitivity and response time), compensating for the process variation of the mechanical/magnetic assembly in the application module.

Product versions:

MLX91208CAL – programmable magnetic sensitivity: 100 to 700mV/mT
MLX91208CAH – programmable magnetic sensitivity: 50 to 300mV/mT
MLX91208CAV – programmable magnetic sensitivity: 30 to 200mV/mT

Customer programmable high speed current sensor
Different IMC versions supporting different current ranges
Fast response time < 3µs
Large bandwidth DC – 250 kHZ
Improved lifetime stability
Fast analog output
48 bit ID number
Single die SO-8 package and green compliant
Lead-free RoHS component, suitable for lead free soldering, MSL3

Discover all features

Download product datasheet
Where to buy
Contact sales

Customer programmable high speed current sensor
Different IMC versions supporting different current ranges
Fast response time < 3µs
Large bandwidth DC – 250 kHZ
Improved lifetime stability
Fast analog output
48 bit ID number
Single die SO-8 package and green compliant
Lead-free RoHS component, suitable for lead free soldering, MSL3

Automotive – Hybrid & Electric Powertrain
Industrial & Robotics
Building, Security, Home & Office Automation
White Goods & Household Appliances
Non-Automotive Transportation

We use cookies in order to let you fully experience this website. Cookies are small files we put in your browser to mainly track usage or remember your settings of our website. Want to know more about how we use these Cookies please read our Cookie policy.

Источник: https://www.melexis.com/en/product/mlx91208/250khz-programmable-imc-hall-current-sensor

Melexis представила магнитометр с программируемыми параметрами

Сверхгибкое программируемое решение для магнитных измерений дает инженерам карт-бланш на реализацию человеко-машинных интерфейсов

Melexis разработала новую, полностью программируемую, исключительно компактную микросхему датчика для высокоточных измерений плотности магнитного потока вдоль ее осей X, Y и Z.

Основанная на запатентованной Melexis технологии Triaxis, микросхема MLX90393 предоставляет практически неограниченные возможности реализации человеко-машинных интерфейсов – от джойстиков, слайдеров, переключателей и поворотных кнопок, до сложных трехмерных систем определения пространственного положения. Потребляя в режиме ожидания всего 2.

5 мкА, микросхема идеально подойдет для многих микромощных приложений. Набор расположенных на одном кристалле чувствительных элементов в сочетании с встроенным АЦП обеспечивает 16-битное разрешение выходного сигнала.

Используя интерфейсы SPI и I2C, инженеры могут выбирать различные режимы работы MLX90393:

непрерывные измерения,
однократные измерения,
пробуждение по изменению состояния,
пробуждение/отключение с цикличностью, задаваемой приложением пользователя.

Режимы могут переключаться «на лету», в соответствии с решаемой задачей. Коэффициент заполнения сигналов циклического пробуждения/отключения программируется в диапазоне от 0.1% до 100%. Это позволяет, при необходимости, установить очень малое время реакции. И наоборот, при редких измерениях, снизив питающее напряжение всего до 2.2 В, можно значительно сократить потребление тока.

«На рынке несложно найти магнитные датчики с диапазонами линейной чувствительности до ±2 мТл, предназначенные, в основном, для электронных компасов. Однако MLX90393 является первым 3D магнитометром, позволяющим без потери 16-битной точности выбирать диапазоны измерения линейной чувствительности от ±5 мТл до ±50 мТл.

Это делает микросхему весьма привлекательной для использования в приложениях, связанных с определением положения, и демонстрирует одно из самых важных преимуществ интегрированной технологии эффекта Холла», – объясняет Бруно Боери (Bruno Boury), менеджер производственного направления магнитных датчиков компании Melexis.

«Это устройство открывает массу новых возможностей для создания сенсорных систем, как в потребительском, так и в промышленном секторе, – продолжает он.

– Оно способно с высокой точностью выполнять измерения магнитного поля в направлениях X, Y и Z, а также измерять температуру. Имеется возможность обмена потребляемой мощности на быстродействие и целостность сигналов.

Многочисленные варианты конфигураций, определяемых программируемыми функциями, делают это устройство непревзойденным в его универсальности».

Рассчитанная на диапазон рабочих температур от –40 °C до +85 °C микросхема MLX90393 поставляется в корпусе QFN размером 3 × 3 мм.

Источник: http://www.eham.ru/news/detail/melexis-predstavila-magnitometr-s-programmiruemymi-parametrami_5990

US5881LUA

Компания сертифицирована

ГОСТ ISO 9001-2011
(ISO 9001:2008)

IC HALL EFFECT SW MP TO-92UA US5881LUA Сенсоры Каталог Магнитные – датчики эффекта Холла
US5881LUA даташит в формате pdf
Melexis Inc

На US5881LUA Сенсоры компании Melexis Inc даем гарантию 12 месяцев.

При условии наличия на складе данных электронных компонентов, Вы можете купить US5881LUA Сенсоры в нашей компании или заказать со сроком поставки 5 рабочих дней!

Серия	–
Производитель	Melexis Inc
Sensing Range	30mT Trip, 9.5mT Release
Тип	Digital Unipolar Switch
Напряжение питания	3.5 V ~ 24 V
Ток питания	5mA
Current – Output (Max)	50mA
Output Type	Digital, Open Collector
Особенности	–
Рабочая температура	-40°C ~ 150°C
Исполнение / Корпус	TO-92UA
Supplier Device Package
Packaging

Отправить запросMelexis Inc
Кол-во: 500 000 шт.
Цена за 1 шт: 5

Товары, которые пользователи смотрели недавно

CAP CERM 8.2PF 50V NP0 0603 Конденсаторы:Керамическиеот 2.7 руб.06035A8R2CAT2Aдаташит в формате pdf
CONN RING 10-12 AWG #1/4 SOLIS Разъемы:Клеммы – Кольцевыеот 18.32 руб.2-33458-3даташит в формате pdf
MCU RISC FLASH 16K 4K 64QFN Интегральные схемы (ИС):Встроенные – микроконтроллерыот 607.63 руб.DF71250AD50FAVдаташит в формате pdf
IC 5DRV/3RCV RS232 5V 28-SOIC Интегральные схемы (ИС):Интерфейс – драйверыот 403.59 руб.LT1138ACSWдаташит в формате pdf
RELAY SSR PANEL MOUNT Реле:Твердотельныеот 5494.14 руб.CWD4810Pискать даташит на Datasheet.su
RES 232 OHM 1/16W 0.1% 0402 Резисторы:ЧИП-резисторы – поверхностный монтажот 26.97 руб.TNPW0402232RBETDдаташит в формате pdf
RP 2A 15K 0.1% 15PPM 1K RL Резисторы:ЧИП-резисторы – поверхностный монтажот 32.35 руб.2-1879277-3даташит в формате pdf
SWITCH ROTARY 3P-12POS ENCLOSED Переключатели:Поворотныеот 5515.21 руб.C1D0312S-VAдаташит в формате pdf

Уважаемые клиенты и посетители нашего сайта:

Минимальное количество для покупки US5881LUA 1 штука!

Ответим на ваш запрос US5881LUA в течении 12 часов

Разместим заказ на производство US5881LUA в течении 12 часов

Гарантия год на US5881LUA и на всю продукцию из каталога

1, Мы поставляем новые, оригинальные компоненты в закрытой заводской упаковке.

2, Качество гарантировано. Заводской брак обменяем в течении 5-10 дней, при условии наличия на складе.

3, Если вам нужна более подробная информация о US5881LUA, фотографии, даташит и т.д., Пожалуйста, пришлите запрос на US5881LUA с помощью простой формы на нашем сайте, напишите письмо на нашу электронную почту info@zener.ru или просто позвоните нам. Мы будем рады помочь Вам!

Источник: http://zener.ru/catalogue/Sensors,%20Transducers/Magnetic%20-%20Hall%20Effect,%20Digital%20Switch,%20Linear,%20Compass%20(ICs)/US5881LUA

Гальваномагнитные эффекты

Одновременно продольное сопротивление пластинки увеличивается независимо от направления поля по параболе (эффект Гаусса, магниторезистор).

Коэффициент RH , являющийся определяющим для измерительной чувствительности пластинки, при использовании кремния сравнительно мал.

Поскольку толщину пластинки d можно уменьшить с помощью диффузионной технологии, напряжение Холла опять достигнет величины, технически пригодной для использования.

Применяя кремний в качестве основного материала, одновременно на пластинку можно интегрировать переключатель для подготовки сигнала, благодаря чему производство таких датчиков может стать очень выгодным.

В отношении измерительной чувствительности и температурного режима кремний является далеко не самым подходящим полупроводниковым материалом для производства датчиков Холла. Лучшими характеристиками обладают, например, полупроводники III-V, такие как арсенид галлия или антимонид индия.

Переключатель Холла

В самом простом случае напряжение Холла подается на пороговую электронику, интегрированную в датчик (Schmitt-Trigger), которая производит цифровой выходной сигнал.

Если магнитная индукция В существующая на датчике, находится ниже определенного нижнего порогового параметра, то выходное значение соответствует, например, логическому «О» («release»-состояние); если оно выше определенного верхнего порогового параметра, то выходной сигнал соответствует логической «1» («operate»-состояние).

Поскольку такой процесс гарантирован для всего диапазона рабочей температуры и для всех экземпляров одного типа, оба пороговых значения относительно далеки друг от друга. Поэтому для включения переключателя Холла требуется значительный индукционный ход АВ.

Такие датчики, производимые еще по биполярной технологии, использовались, например, в заграждениях Холла, которые были встроены в корпус распределителя зажигания, приводящегося в движение распределительным валом. Это заграждение Холла кроме датчика имеет еще постоянные магниты и магнитомягкие проводники.

Магнитный контур имеет U-образную или вилкообразную форму, так что благодаря открытому концу можно использовать замыкатель из мягкомагнитного материала, который попеременно экранирует или разблокирует магниты, благодаря чему датчик Холла выполняет переключения между состояниями operate и release.

Следующий способ применения — в цифровом датчике угла поворота рулевого колеса LWS1.

Датчики Холла такого типа достаточно недорогие, однако хороши только для переключающего режима работы и слишком неточны для анализа аналоговых величин.

Датчики Холла, работающие по принципу «Spinning Current»

Недостатком в простом кремниевом датчике Холла является одновременная чувствительность к механическим напряжениям (пьезоэффект), которые неизбежны при сборке и приводят к нежелательным температурным смещениям характеристик. Используя принцип «Spinning Current», в сочетании с переходом к технологии CMOS, этот недостаток удалось преодолеть.

Хотя пьезоэффект и появляется, он компенсируется временным усреднением сигнала, поскольку появляется при быстрой, регулируемой электронным способом смене электродов (ротации) с различными знаками.

Если есть необходимость в экономии трудозатрат на изготовление сложной электроники для переключения электродов, можно интегрировать несколько датчиков Холла (два, четыре или восемь) с соответственно разными направлениями тока, расположив их близко друг к другу, а их сигналы суммировать в контексте сообщения.

Принцип Hall-ICs очень хорошо подходит для использования в аналоговых датчиках. Температурные воздействия, оказывающие частично отрицательное влияние на измерительную чувствительность не уменьшаются за счет этого.

Такие интегрированные Hall-ICs подходят преимущественно для измерения малых отрезков, в ходе которого они считывают изменяющиеся показания напряженности поля аппроксимирующего постоянного магнита (например, датчик усилия iBolt, он считывает показания веса пассажира на переднем сидении для оптимального срабатывания подушки безопасности). Подобные хорошие результаты до сих пор были получены только благодаря использованию отдельных элементов Холла, например, сочетания соединений III-V с гибридным последовательно включенным усилителем (например, датчики ускорения Холла).

Дифференциальные датчики Холла

В двойном датчике Холла (дифференциальный датчик Холла) на определенном расстоянии на чипе расположены две полноценные системы Холла. Электроника определяет разницу обоих напряжений Холла.

Эти датчики обладают преимуществом, которое состоит в том, что их выходной сигнал не зависит от абсолютного значения магнитной напряженности поля, и они определяют только пространственные изменения магнитной индукции как: дифференциальный датчик, т.е.

градиенты поля (поэтому они также часто называются градиентными зондами).

Такие датчики в большинстве случаев используются для измерения числа оборотов, поскольку полярность их выходного сигнала не зависит от воздушного зазора между ротором и датчиком.

Если для сканирования зубчатого колеса используется только один простой датчик Холла, он не может распознать, изменяется ли магнитный поток за счет продолжения вращения зубчатого колеса или за счет изменения расстояния (например, вибраций, монтажных допусков).

Это приводит к серьезным ошибкам сканирования, поскольку сигнал должен подводиться к детектору порогового значения. У дифференциальных датчиков принцип работы другой. Они оценивают только разницу сигналов двух расположенных на нужном расстоянии друг от друга датчиков Холла.

Если разница сигналов, например, положительная, расстояние между зубчатым колесом и датчиком можно изменять как угодно; разница будет оставаться положительной, если, даже в сумме она станет меньше. Знак может измениться только в случае продолжения вращения ротора. Последовательно подключенный детектор порогового значения также не имеет проблем с определением изменения расстояния и вращением.

Для достижения максимального выходного сигнала выбирают расстояние между двумя — зачастую установленных по краям (продольно) чипа — датчиков Холла, составляющее около половины инкрементного расстояния (расстояние между зубьями). Этот максимум сигнала очень широкий, т.е. он покрывает широкий диапазон вибрации инкрементного расстояния.

Большие отклонения от инкрементного расстояния требуют более сложного изменения конструкции датчика. В качестве градиентного зонда датчик нельзя устанавливать в произвольном положении, он должен максимально точно устанавливаться в направлении вращения инкрементного ротора.

Угловые датчики Холла в диапазоне до 180°

С помощью вращающегося магнитного кольца («Movable Magnet»), а также нескольких стационарных магнитомягких проводников можно получить прямой линейный выходной сигнал для углов большего диапазона.

При этом двухфазное поле магнитного кольца проводится через датчик Холла, расположенный между полукруглыми проводниками с прямой проводимостью.

Эффективный магнитный поток, проходящий через датчик Холла, зависит от угла поворота ф.

Этот принцип применяется в датчиках педали газа.

Производную форму основного принципа «подвижного магнита» представляет собой угловой датчик Холла типа ARS1 с измерительным диапазоном 90°.

Магнитный поток постоянно намагниченного диска полукруглой формы отводится к магниту через полюсный башмак, два проводника с прямой проводимостью и ферромагнитную ось.

При этом в зависимости от положения угла поток проводится в большей или меньшей степени через оба проводника с прямой проводимостью, в магнитном пути которых также находится датчик Холла.

Таким образом магнитный диапазон позволяет достичь линейной характеристики. При упрощенном расположении в модели типа ARS2 отсутствуют магнитомягкие проводники. Здесь магнит движется по дуге окружности вокруг датчика Холла.

Образующийся при этом синусоидальный ход графической характеристики только на относительно коротком отрезке имеет хорошую линейность.

Если датчик Холла расположен немного за пределами середины круга, характеристика значительно отклоняется от синусоидальной формы.

Она демонстрирует только короткий измерительный диапазон 90° и длинный отрезок с хорошей линейностью чуть более 180°. Недостатком является незначительное экранирование от посторонних полей, остающаяся зависимость от геометрических допусков магнитного контура и колебания интенсивности магнитного потока в постоянных магнитах в зависимости от температуры и старения.

Угловые датчики в диапазоне до 360°

Аналоговый угловой датчик с диапазоном измерений до 360° означает, что постоянный магнит вращается, как изображено, над ортогональным расположением двух датчиков Холла. Чтобы не слишком зависеть от допуска положения магнита, магнит должен быть достаточно большим.

При этом оба датчика Холла должны быть расположены максимально близко друг к другу в части того же направления постоянного магнитного поля рассеяния, которое отображает положение угла ф постоянного магнита.

Они направлены под прямым углом относительно друг друга и параллельно оси вращения постоянного магнита, таким образом считывают показания компонентов х- и у- вектора напряженности поля В, вращающегося над ними:

На основании этих двух сигналов можно рассчитать угол ф по тригонометрическому соотношению ф = arctg (UH1/UH2) в чипе для обработки данных, который можно приобрести в продаже и с помощью которого оцифровывается сигнал.

Такое расположение датчика Холла позволяет осуществлять интеграцию с вертикальными устройствами Холла (Vertical Hall Devices) в таком виде, как изображено на рисунке, так, чтобы площадь сенсорного чипа располагалась вертикально по отношению к оси вращения, а датчик, в отличие от обычного, планарного датчика Холла, обладал чувствительностью в плоскости вращения. Монолитная интеграция гарантирует высокую точность необходимого расположения под прямым углом, а также желаемую компактную конструкцию обеих систем Холла. Компания «Sentron» («Melexis»), Швейцария работает над созданием таких датчиков и в будущем представит их на рынке. Угловые датчики такого типа рассматривались, например, для реализации пусковых систем мгновенного старта, в которых абсолютного положение вращения распределительного вала должно измеряться в диапазоне 360°.

В принципе, существует еще один способ, с помощью которого обычному планарному датчику Холла (дополнительно) можно придать чувствительность в плоскости вращения.

При методе, используемом компанией Melexis-Sentron (например, тип 2SA-10) для измерения компонентов поля, появляющиеся в плоскости вращения Вх и Ву на одинаковом чипе вместе с четырьмя датчиками Холла, смещенными по отношению друг к другу на 90°, располагаются на узкой окружности. При этом каждый датчик состоит по указанным выше причинам из пары элементов Холла, повернутых на 90°.

После завершения изготовления чипа на его поверхность устанавливается круглый диск из магнитомягкого материала с диаметром ок. 200 мкм, как: показано на рисунке таким образом, чтобы датчики Холла четко попали под край диска.

На основании их высокой относительной магнитной проницательности этот диск действует как: концентратор потока (IMC, встроенный магнитный концентратор) и вынуждает все линии поля вертикально входить в его поверхность.

За счет этого линии поля, проходящие горизонтально без концентратора потока (в плоскости вращения) в месте расположения датчиков Холла., вынужденно направляются в вертикальном направлении (вне плоскости вращения) и поэтому могут модулировать элементы Холла.

Поскольку элементы, расположенные диагонально друг к другу, «видят» противоположные направления поля, то для. считывания одного компонента поля будет определяться разница обеих противоположных одинаковых напряжений Холла.

Одновременно за счет этого существующие вертикальные компоненты Bz взаимно устраняют свой эффект.

За счет дополнительного анализа суммарных сигналов элементов, расположенных по диагонали друг к другу, можно определить также параметры вертикальных компонентов поля Bz; поскольку на них ферромагнитный диск не оказывает воздействия, и элементы из-за их расположения не утрачивают свою обычную чувствительность вне плоскости вращения. Таким образом, благодаря такому расположению индукционный вектор В, действующий в месте расположения датчика, считывается во всех трех компонентах. Электронные переключающие средства, необходимые для анализа сигнала, вкмочая цифровой сигнальный процессор, который используется для расчета функции арктангенса, базирующийся на базе микроконтроллера (DSP), и средства, необходимые для конечной корректировки датчика (EEPROM), могут быть интегрированы вместе с датчиком на тот же чип без особых затрат.

Для измерения углов до 360° достаточно, чтобы над чипом датчика с интегрированным анализатором сигнала вращался постоянный магнит, преимущественно круглой формы, намагниченный параллельно чипу.

Поскольку угол поворота образуется с помощью функции арктангенса из соотношения обоих возникающих синусоидальных и косинусоидальных сигналов датчика, интенсивность магнитного поля, а стало быть, и старение магнита, его температурная зависимость и расстояние до поверхности датчика не играют никакой роли. Датчик определяет только положение вращения своего возбуждения.

Максимальная собственная погрешность датчика указана производителем в диапазоне 360° в размере + 2°. Ее можно уменьшить при калибровке датчика пользователем. В этом случае точность цифрового выхода составит 10 бит при разрешающей способности 12 бит.

На основании времени обработки сигнала процессором кратчайшая частота дискретизации для частоты такта 20 МГц составляет 200 мкс. Выход сигнала, модулированный частотой пульсации, можно использовать при максимум 1 кГц. Для инициализации датчику требуется 15 мс. Стандартный параметр силы электромагнитного поля составляет ок. 40 mТ.

При плотности потока выше 0,7 Т пластинка концентратора переходит в состояние насыщения.

Датчик преимущественно можно программировать также для любого диапазона измерений < 360°, при этом создается дополнительная эксплуатационная надежность за счет контроля выхода за пределы диапазона (использование, например, в качестве углового датчика в режиме работы педали газа FPM2.3).

Углы до 360° можно определять также с помощью самых простых устройств IС Холла (переключателей Холла), которые также используются для измерения числа оборотов (применение в датчиках угла поворота рулевого колеса типа LWS1). Для этого датчики Холла n располагаются однолинейно и равномерно на окружности для считывания n бит.

Магнитомягкий кодовый диск блокирует поле отдельных расположенных над ним постоянных магнитов или разблокирует его так, чтобы датчики Холла в случае продолжение вращения диска последовательно выдавали различные кодовые слова (серийный код).

Во избежание серьезных ошибок в показаниях в моменты перехода целенаправленно используется код Грея.

Код Грея разработан таким образом, что кодовые слова для двух соседних позиций — в отличие от двоичного кода — различаются только на 1 бит, чтобы возможный ошибочный показатель при переходе от одной позиции к следующей не превышал шаг угла.

Для создания датчика угла поворота рулевого колеса кодовый диск, например, соединяется с валом рулевого управления, а оставшаяся часть датчика с шасси.

Сложность этого датчика состоит в том, что магнитомягкий кодовый диск должен монтироваться на подшипниках в плавающем состоянии, что приводит к выполнению сложного и объемного крепления с помощью гибких пластиковых манжет. Кодовый диск из соображений допусков по воздушному зазору между верхним и нижним дисками должен проходить впритирку.

Соответствующее оптоэлектронное решение с использованием фотоячеек не является полностью удовлетворительным, поскольку в связи с чувствительностью элементов датчика к загрязнению нет возможности обеспечить их качественную защиту.

Многократное число оборотов можно считывать с помощью дополнительного простого 3-битного устройства, кодовый диск которого движется над понижающим редуктором. Разрешающая способность таких устройств зачастую не выше 2,5°.

(оцени первым)

Источник: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/teoriya/galvanomagnitnye-effekty/