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霍尔开关在风速传感器上的应用

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2020-05-27 08:21:41【

什么是风速传感器

风速传感器是用来测量风速的设备,外形小巧,并且方便携带和安装。风速传感器可以有效获得风速信息,它是一种使用方便,安全可靠的智能仪器仪表。

目前世界上风速测量虽有多种方法,如旋转、压力、热线。涡流、声学等。但最常用的还是旋转式,如风杯、螺旋浆这一类风速传感器。通常采用无触点磁感应式接近开关、光电开关、直流测速发电机等传感线路。由于直流测逮发电机输出的是模拟量,且易受周围环境温度,电枢反应以及电刷、换向器的接触电阻的影响,其输出信号电压线性误差较大,加之其体积大,重量重,增加了测风传感器自身负荷。现已很少使用。

光电开关由于受内部空间的限制多做成反向式,若在环境恶劣的条件下使用如海洋,则反光板抗蚀性能要求很高,否则无法保证其可靠性。另外,光电开关在高速运转时,瞬间抖动会给樘测带来麻烦,所以也有局限性。无触点磁感应式接近开关比较适合风速测量,但其需要较多的电子元件焊接在一块电路板上,并置于传感器中,这样,可靠性便会受其影响。那如何改变这一情况?

霍尔开关是基于霍尔效应的磁敏感元件,它具有体积小、重量轻、功耗低、无触点。频率响应宽、温度性能好、抗干扰能力强以及能够在恶劣的环境下工作等。而这些特点无疑为设计风速传感器提供了必要的条件。

1.功耗问题

功耗低是霍尔开关的一大特点。这对一般风速传感器是不成问题的。

 

2.磁滞特性问题

霍尔开关内部具有磁滞特性。设计风速传感器时,应考虑其工作点,释放点的最大值、最小值的典型值以及磁滞因子等磁滞特性。因此,要特别注意磁钢之间的相对距离,以及霍尔开关与磁钢相对距离间必须设计一种微调机构。以求得到准确公差的磁滞范围,提高开关特性的准确度。

3.霍尔集成开关元件的选取问题

由于风速传感器使用的环境不同,其要求元件所具有的特性就不同。例如用于海上风速测量,其工作环境比较恶劣,尽管霍尔开关有一定抗蚀能力,但还是要进行严袼的三防处理。另外,不同海域之间空气温差很大,还要选择工作温度在-40℃~+125℃的霍尔集成开关元件,以适应温差变化的需要,如果风速传感器内部容积比。较大,可选择锁定型霍尔集成元件,以提高抗干扰能力。如果受其内部空间限制,则可选择一般开关型,只要能满足其地条件即可,以利于降低成本。

 

4.与计算机接口问题

一般地,霍尔开关输出端加一级取样电阻,便可以直接与计算机接口,但为了提高抗干扰能力,通常给霍尔集成开关元件施加+12V工作电压。因此需要加一个接口,一方面进行电平转换,另一方面加一级施密特整形电路,使最终输入计算机的波形成为标准的方波。另外,为了保护计算机免遭意外,最好采用光一电隔离技术,以保证计算机的安全。

5.防雷击问题

测风传感器通常安装在空气流畅、周围没有障碍物的最高处。如果在船上使用,只要将电缆上的屏蔽线接地就不会出现问题,但要是在陆地上一特别是在强雷区使用,就应考虑抗雷击问题。一方面,对于霍尔集成元件要有一定抗雷击措施,如增加胸瓷气体避雷器和良好的搂地;另一方面,在强雷区,一定要外设避雷针,以防测风传感器遭受强雷击损害。

 

6.电磁兼容问题

由于霍尔开关实质是一种磁敏元件,因此有防磁场干扰问题。作为一般气象仪器勿须太多考虑,但若安装在电子和电气设备比较集中的地方,如军舰上的各种雷达,无线电通讯电子设备所发出的无线电波,以及作为现代化武器之一的电子干扰技术将会对霍尔集成元件产生强烈干扰。所以设计此种风速传感器时应考虑对其屏蔽、滤波和接地问题。

7.受力问题

霍尔效应”告诉我们,霍尔效应不仅包括“霍尔电势”,而且在受到力的作用时,会产生传感器时,一定要考虑到力对霍尔开关外壳和引线所产生的影响。在空间允许的情况下,应尽量蛤予霍尔集成开关元件以"宽松”的环境。

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