图20 霍尔翼片开关的外形图
图21 霍尔翼片开关的内部结构和工作原理示意图
翼片未进入工作气隙时,霍尔开关电路处于导通态。翼片进入后,遮断磁力线,使开关变成截止态,它的状态转变的位置非常精确,在125℃的温度范围内位置重复精度可达50nm。将齿轮形翼片和轴相连,用在汽车点火器中作为点火开关,可得到准确的点火时间,使汽缸中的汽油充分燃烧,既可节约燃料,又能降低车辆排放的尾气的污染,已在桑塔那,克莱斯勒等许多名车中使用。将它们用在工业自动控制系统中,可作为转速传感器、位置开关、限位开关、轴编码器、码盘扫描器等。
3.2.8 霍尔齿轮传感器
用2.2.2.3中介绍的差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器,如图22所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。
在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。
在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。
(1)相位精度高,可满足0.4°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。
(2)可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。
(3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。
用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。
图22 霍尔速度传感器的内部结构