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线性霍尔开关在角度测量与校正中的应用

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2020-07-30 08:42:47【

线性集成霍尔开关的用途相当广泛,它具有小尺寸、高精度和低价的特点,它是将单晶片磁敏单元、线性差动放大器、差动射极跟随器和稳压器等集成在一起的一体化器件。由于它输出有很好的线性度,所以特别适合对位置、重量、速度等非电量参数的测量。

霍尔开关特性曲线的非线性误差的大小直接影响到上述参数的测量,通常希望其输出特性曲线是线性的,但是实际上绝大多数输入和输出都存在一定程度的非线性,为了获得高精度的测量结果,传感器特性曲线的线性化和非线性误差补偿与校正显得十分必要。

线性霍尔开关测量角度原理

根据霍尔效应原理知:霍尔片处于磁场中,并在垂直于磁场的方向上通以电流时,霍尔片上与电流和磁场垂直的方向会产生霍尔电势差VH=KBI,当通过霍尔片的电流恒定不变时,改变磁场的大小,可以改变VH。

当霍尔片上与电流和磁场的方向不垂直夹角为q时,产生霍尔电势差VH=KBlsinq。采用如图1所示结构,不加线圈的传统测量方法,磁场由水久磁铁提供,保持它的控制电流和磁场强度不变,固定霍尔的位置,让磁铁绕霍尔转产生角度的变换,霍尔开关输出电压将产生变化。采用如图1所示包括线圈校正后的结构,在固定磁铁上绕制一定匝数的线圈,线圈产生的磁场与磁铁产生的磁场B。垂直,空间磁场为上述两个磁场的叠加,同时保持控制电流不变,同样固定霍尔开关的位置,让磁铁绕霍尔开关旋转产生角度的变换,霍尔开关输出电压也将产生变化。

 

校正方法

按照如图1所示,绕制一定匝数的线圈,线圈产生的磁场与磁铁产生的磁场B。垂直,空间磁场为上述两个磁场的叠加。假设霍尔片输出的电压为u,将该电压放大后串联一电阻后,与线圈串联,则线圈中的电流与u成正比,其产生的磁场B1也与u成正比,即B1=- Ku( 注意电流方向),而霍尔片的输出电压与总磁场成正比,当霍尔线性时,利用叠加原理,输出为:

采用如图1所示包括线圈校正后的结构,对其进行仿真得到如图2所示中实线所表示的结果。从图中可见电压与角度的线性度将大大提高,图中实线为校正后曲线,虚线为没有校正的曲线。

从两种结构的仿真结果看,霍尔电压UH与夹角q的关系曲线明显线性增加,测量范围扩大。

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