發布日期：2022-10-09 點擊率：80
霍爾傳感器：電機上用的霍爾元件ic芯片有哪些？ 第1張" title="電機用霍爾傳感器：電機上用的霍爾元件ic芯片有哪些？ 第1張-傳感器知識網"/>
原標題：電機上用的霍爾元件ic芯片有哪些？
根據人民對生活質量的高要求，家電的節能、噪聲、環保等慢慢成為人們購買電器的一個重要因素，新型直流無刷電機應運而生，低噪音、環保、低能耗的特點使其成為家電電機的首選。
無刷直流電機使用永磁轉子將所需數量的霍爾傳感器設備放置在定子的適當位置。其輸出與定子繞組的相應電源電路相連。當轉子經過霍爾傳感器裝置附近時，永磁體轉子的磁場使勵磁霍爾傳感器裝置輸出電壓打開定子繞組電源電路，向相應的定子繞組供電，產生與轉子磁場極性相同的磁場，并排斥轉子繼續旋轉。在下一個位置，前一個位置的霍爾傳感器裝置停止工作，下一個霍爾傳感器裝置打開，使下一個繞組通電，產生排斥磁場，使轉子繼續轉動。這樣一個循環來維持馬達的工作。
在這里，霍爾傳感器裝置作為位置傳感器來檢測轉子磁極的位置。它的輸出使定子繞組電源電路通斷，同時也起開關的作用。當轉子磁極離開時，前霍爾傳感器裝置停止工作，下一個裝置開始工作，使轉子磁極始終面對推斥磁鐵。磁場和霍爾傳感器器件起到了定子電流換向的作用。
無刷電機中的霍爾傳感器裝置可采用me3144霍爾元件ic芯片。霍爾傳感器通常與外部放大器電路連接，霍爾傳感器電路直接驅動電機繞組，大大簡化了電路。霍爾傳感器開關鎖定電路直接驅動電機。當磁場刺激鐵磁材料時，由于其高磁導率、低磁阻，磁力線集中在材料中。當材料平均時，磁力線的分布也是平均的。如果材料中有缺陷，如缺陷處有裂紋、孔等，則磁力線會彎曲，局部磁場會發生畸變。這種畸變可以通過霍爾傳感器探頭、位置、性能(孔或裂紋)和尺寸(如深度、寬度等)來檢測。該缺陷可以通過數據處理來識別。
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直流電機控制板里面的霍爾傳感器是用來檢測電機的轉動速度用的。在有些應用的場合，需要對電機進行調速，要保證電機在某個速度下面保持不變，所以就要加一個檢測速度的傳感器進行反饋，主控板根據檢測的速度值來輸出不同的控制脈沖信號，最終達到快速調整電機轉速的目的。也叫做霍爾編碼器。
編碼器的分類
從編碼器檢測原理上來分，還可以分為光學式、磁式、感應式、電容式。常見的是光電編碼器和霍爾編碼器。光電編碼器是屬于光學式編碼器，而霍爾編碼器則屬于磁式編碼器。
編碼器的原理
1、光電編碼器的原理解析
光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換為脈沖數字量的傳感器。由光電碼盤和光電檢測裝置組成。光電碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形的小孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，檢測裝置檢測輸出對應的脈沖信號，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號，通過兩路輸出信號，可判斷電機的轉動方向。
2、霍爾編碼器的原理解析
霍爾編碼器則是一種通過磁電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。霍爾編碼器由霍爾碼盤和霍爾傳感器組成。霍爾碼盤在一定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。霍爾碼盤與電機同軸，電機旋轉時，霍爾元件檢測輸出對應的脈沖信號，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號，通過兩路輸出信號，可判斷電機的轉動方向。
兩種編碼器的檢測原理是一樣的，都是通過輸出A,B相的方波信號來檢測。只不過光電式的編碼器精度要比霍爾式編碼器的精度高許多。
簡單的檢測原理示意圖：
如何計算轉速？
計算電機的轉速都是通過檢測輸出脈沖的個數來進行計算的。其大概原理是：比如一個500線的電機（轉一圈會輸出500個脈沖），只要通過單片機定時器設定一個固定的檢測時間，假如定時1S的時間，然后通過單片機的外部中斷或者輸入捕獲等方式獲得1S鐘內的脈沖個數，假如1S內檢測到1000個高電平（1000個脈沖），那么就代表了電機剛好轉過兩圈，這時就可以根據輪子的直徑來算出其對應的轉速了。
為了提高檢測精度，你還可以通過同時檢測AB相兩路輸出的高低電平，具體和檢測一路的原理類似。
總結：在電機加裝一個霍爾傳感器無非就是為了測定電機的轉速來使用的，一般傳感器可以給控制器提供一個反饋的信號，根據反饋信號就可以進行信號的調制，形成一個閉環控制方式。
描述
在工業大多數的電能損耗來自大型電機和固定速度的驅動系統。因此，能效運動控制系統應適應未來實際負載需求應用。BLDC電機滿足這一要求通過電子換向和調速控制。電機磁極繞組換向在最佳的轉子位置的是非常重要的，用于減少電損耗當使用可變轉速和負載的情況。本文討論了不同的霍爾傳感器布置和一體化技術發展趨勢。
轉子位置反饋可靠性是很重要的，對于運動控制系統的性能。它允許定子繞組精確的換相，最大限度地減少電機電損耗。通常在120?相移UVW信號用于激活BLDC電機驅動器的換向。不同的選項are available today to generate the UVW signals.可產生UVW信號。
這可以使用霍爾傳感器或開關，可以組裝在繞組中或安裝在一個小的PCB上面；計算軟件基于反電動勢數據從定子繞組；連接在電機軸上的光學或磁編碼器；或先進的單片光學或磁編碼器芯片集成motorhousing.電機外殼當中。
霍爾傳感器或開關廣泛用于BLDC電機，由于其低元件成本。這種方法需要有效的算法來計算UVW，從測得的反向電動勢。同時快速微處理器或DSP需要減少執行時間和減少額外的延遲時間。這種方法的局限，UVW信號的產生可以在快速負載變化，在低轉速和在同步操作上觀看到。硬件中檢測轉子的絕對位置被認為是the most reliable option. Attaching an optical ormagnetic encoder unit to the BLDC最可靠的選擇。連接在BLDC電機上的光學或磁性編碼器是有利的，當需要高精度動態定位，如果motor is advantageous when very high precisiondynamic positioning is required andif the application is not cost sensitive.應用對成本不敏感。
霍爾傳感器用于換向
在一個BLDC電機使用三個分離的霍爾傳感器/開關產生UVW信號基于傳感器的安裝位置，無論是在定子繞組，或組裝在小PCB上，0?，120?和240?，位置相對轉子永磁體。在某些情況下，一個磁極環連接到軸可以用。圖1的左邊顯示了三個霍爾傳感器/開關的機械位置，resulting UVW signals generated. The positionaccuracy of the UVW signals in relation用于UVW信號的產生。UVW信號定位精度與關的to the actual rotor position轉子實際位置depends on the mounting取決于安裝tolerances and matching of公差與配合霍爾傳感器/開關的靈敏度和穩定性。磁場變化很多，由于a lotover temperature， rotor超溫，轉子速度和操作壽命（永磁老化），位置誤差很容易累加to +/-3? or more.+/ - 3?或更多。
另一種方法使用四個集成霍爾傳感器并且信號調理生成正弦/余弦信號，其中在360?
選擇磁/光學電機編碼
圖 1： BLDC電機位置檢測的選擇用于換向
現代混合信號集成的研究進展，讓霍爾陣列加上所有的正弦/余弦信號調理和插值用于絕對位置，能夠在一個編碼器IC集成。代替the threediscrete Hall sensor/switches， a single三個分離的霍爾傳感器/開關，一個單一的5x5mm封裝可以組裝在同一個PCB （see igure 1）.PCB上（參圖1）。
該Z信號標志轉子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機的絕對位置，control or motion control system.在電機控制和運動控制系統。
從絕對位置也可以產生增量ABZ信號可用于監測快速位置變化，以非常低的延遲。圖2顯示了上/下AB信號編碼，用于增量操作。當電機的方向反轉AB信號改變其相移。該Z信號標志轉子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機的絕對位置，control or motion controlsystem.在電機控制或運動控制系統。
圖2： 通過正弦/余弦產生UVW和ABZ
With a sine/cosineto UVW interpolation用正弦/余弦到UVW，插值unit the commutation signals can be單元的換向信號可以產生兩個，四個或多個磁極BLDC-motor types. In this case eachBLDC電機類型。在這種情況下，每個commutation signal is shifted by 60? in換向信號偏移了60?phase. It can be used to control directly相位。它可以直接控制the BLDC-driver unit for block commutation.
BLDC驅動單元用于塊換向。它也可以通過電機控制器用來產生正弦波換向。一個集成的單芯片磁編碼器通常有多輸出選項，用于電機控制器或高級運動控制器。但進展遠落后于當前的需求。
提出了通過單芯片編碼器集成
單芯片編碼器一體化的進展，使一個完整的“片上系統”具有多個輸出選擇用于BLDC電機。圖3顯示了BLDC電機反饋選項，以iC-MH8作為一個例子。在頂部的UVW其他信號的輸出選項設置，例如絕對位置通過SSI / BiSS接口，
圖3： 絕對磁編碼器電機控制帶輸出選項
芯片上的正弦/余弦信號放大到to 1 Vpp andprovided through a diferential1 Vpp，并且通過一個差分模擬輸出驅動器，用于analogue output driver for external monitoring外部監測或獨立的插補。他們也被用于12位實時正弦數字轉換器/插補器，以一個非常低時間延遲1μs.，小于1μS。
12位提供了一個小于0.1?的分辨率。一個絕對位置可讀出通過串行SSI（同步串行接口）或BiSS接口（雙向同步串行接口）的運動控制器。一個開放標準的SSI / BISS提供高速串行接口，也用于生產線配置。如果需要，集成的RS422線路驅動器支持長電纜到電機或運動控制器。ABZ信號以2MHz的頻率更新并且延遲時間小于the 1μs. The zero position can be programmed in1μS。零位可編程256 steps （1.4?） for the incremental and 192steps256步（1.4?）用于增量，192步（1.8°）用于UVW接口。
也很重要的是要有設置和調理模擬信號的能力。這需要一個高質量編碼器輸出信號。選擇BLDC電機換向磁極設置，可用于各種不同的電機設備類型。可調設置存儲在編碼器芯片的RAM并且能夠編程到片內非易失性ROM中，上電后可讀。
光集成也可能
磁性編碼器芯片能夠更好的用于非常苛刻，灰塵和嚴格的環境。然而光單片編碼器芯片帶換向輸出通過光學系統集成同樣變為可能。其性能更高一些，但對比表明，兩種技術齊頭并進。圖4顯示了兩個單芯片光學編碼器帶增量和UVW輸出。這里的分辨率定義是碼盤確定的，并且使用三個光學傳感器用于產生UVW。電機的極對數定義是碼盤設計確定的。例如，四個光電二極管陣列可以提供高達20，000CPR用一個直徑33.2mm的碼盤。特殊的封裝如optoQFN符合這個光學解決方案需要。
現在的混合信號集成能力可以提供可靠、高度靈活單片編碼器芯片，并且可配置磁編碼器反饋選項具有12位分辨率。這與傳統的霍爾傳感器/開關系統相比較，具有高性能集成到電機殼體。在光學編碼器帶有集成的UVW輸出選擇，也是單芯片解決方案的發展趨勢。這些趨勢支持增強性能提高電機電子換向的能量效率，通過最好的電機反饋解決方案。
圖 4： 光學單芯片電機編碼器芯片帶UVW換向
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說起霍爾傳感器，相信很多朋友都沒聽說過，它在我們的生活中應用的非常廣，那么，問題來了，霍爾傳感器對電機起什么作用?接下來不妨跟小編來看看吧。
霍爾傳感器對電機起什么作用
霍爾傳感器對電機起什么作用
霍爾器件用于檢測電機的電樞電流，特點是非接觸式電流采樣，對原點路影響小，功耗較小，可測量直流或交流信號，精度和線性度較好。
霍爾元件只是一個磁場傳感器，作用是檢測磁極的位置，由于霍爾測出的結果只是脈沖，起到控制無刷電機速度的作用。 動車電機一般有3個霍爾，依次放在一起，便于驅動電機，使起步力氣更大。
霍爾傳感器對電機起什么作用
霍爾傳感器怎么分類的
霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。
(一)開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。開關型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
(二)線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
線性霍爾傳感器又可分為開環式和閉環式。閉環式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。.
開關型
其中BOP為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關”的磁感應強度。當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變為高電平。Bop與BRP之間的滯后使開關動作更為可靠。
鎖鍵型
當磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出由高電平躍變為低電平，而在外磁場撤消后，其輸出狀態保持不變(即鎖存狀態)，必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。
線性型
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，在B1～B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。
開環式電流傳感器
由于通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。
霍爾電流傳感器工作原理，標準圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。
霍爾傳感器對電機起什么作用?小編就給大家分享到這里了，如果大家還有什么不懂的或者想要了解的，可以咨詢我們哦。
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