0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

三个常见挑战:旋转编码、稳健的信号传递和平面磁感应

德州仪器 来源:德州仪器 作者:德州仪器 2021-01-13 13:36 次阅读

您是否曾经设计过一个电路,但电路的性能并不完全符合您的预期?我就有过这种经历!在本文中,我将帮助您解决在工业和汽车应用中与霍尔效应传感器相关的三个常见挑战:旋转编码、稳健的信号传递和平面磁感应。

挑战1:在旋转编码应用中无法获得正确的正交签名

在旋转编码应用中,当试图监控速度和方向(顺时针或逆时针)时,通常使用两个霍尔效应锁存器或双锁存器。造成正交签名错误的原因有多种,但其中最为常见的原因之一是器件与环形磁极之间的布置不当和对齐不准。

使用两个霍尔效应锁存器时,可以通过机械方法,即将霍尔效应传感器与每个磁极相隔半个宽度加上任意整数个宽度来实现适当的两位正交输出。如图1b所示,其中传感器2位于N极/S极接口,而传感器1与传感器2的距离为一个全极点的宽度加上N极的半宽度。对于双霍尔效应锁存器,您可以使用一个器件将两个传感器精确地隔开磁极的一半宽度。当然,这样做局限性很大,因为您必须将间距与环形磁极匹配。

图1a显示了使用双传感器解决方案时的潜在放置问题,而图1b和1c显示了如何分别使用两个单独的传感器或一个单芯片解决方案来解决此类问题。霍尔效应电流传感器(例如TMAG5110或TMAG5111)可用来确保在多种环形磁铁尺寸和磁极数量下实现正确的签名。此外,它们在实现上的简单性消除了在机械放置过程中可能引入的任何误差。该精度还为良好的正交签名提供始终如一的精确读数。

7a69fbaa-4e3a-11eb-8b86-12bb97331649.png

图1:双传感器旋转编码:

图1a是使用两个锁存器的错误传感器布置;

图1b是使用两个锁存器的正确传感器布置;

图1c是使用2D传感器的多位置传感器布置

旋转编码应用常用于许多汽车和工业应用。以下是一些示例:

汽车– 电动窗户、天窗、升降门、推拉门和电动座椅。

工业– 车库门和开门器、恒温器拨盘、家用电器旋钮、车轮旋转感应以及电动窗帘或百叶窗。

挑战2: 非板载传感器通信不够稳健

如果您的设计出现此问题,则很有可能您使用的传感器的电压输出受到磁耦合干扰。尽管布线可能很短,但如果您没有考虑大量的电磁干扰 (EMI),那么模拟信号传递过程可能会将这种干扰直接耦合到测量过程中。在传感器与微控制器 (MCU) 之间建立一条可靠的链路,可使MCU感知到传感器的连接或断开状态。使用电压输出器件时,输出可能被拉至低电压或完全断开,而MCU将无法检测到这种差异。

EMI很难消除,而屏蔽、重新布线和采取其他缓解方法会增加设计成本,我建议解决方案应侧重于传感器本身。双线电流输出器件本身对电噪声不那么敏感,因此适用于使用中等长度电缆的遥感应用。尽管通过极长的导线发送信号会造成电压损失,但是对于大多数工业和汽车应用而言,采用双线电流输出传感器还是可以接受的。

图2显示了具有双线电流输出的霍尔效应开关,例如 TMAG5124 可以使用接地连接在较长距离内传输信号。在这个例子中,“双线”表示必须将 VCC 和GND从传感器连接到MCU的通用输入/输出。将电流输出特性与更高的精度(磁场工作点和释放点的 2mT 差值)相结合,您就可实现可靠的设计。

7af17abc-4e3a-11eb-8b86-12bb97331649.png

图2:双线电流输出传感器的实施

使用电流输出传感器的汽车应用包括:

安全带插扣。

座椅位置/占用检测。

门锁存器。

驻车制动。

天窗/后备箱闭合。

制动踏板。

挑战3: 霍尔效应传感器仅对正交磁场敏感

如今,大多数单轴霍尔效应传感器都可以检测与封装表面垂直的磁场。如果您需要可以监测平行于封装侧面的磁场的传感器,则选择范围有限。

图3说明了实现水平磁场感应的各种方法。尽管可以使用传统霍尔效应传感器实现水平磁场感应,但存在一些明显的缺点。将标准3引脚小型晶体管 (SOT-23) 封装安装到另一个较小的印刷电路板上,会增加组装成本和复杂性(图 3a)。晶体管轮廓 (TO-92) 封装与标准表面贴装封装的装配过程不同,但这也会增加总体设计成本(图3b)。

如果遇到类似情况,则可以选择TMAG5123-Q1这样的平面霍尔效应开关,它可以检测表面贴装封装侧面的磁场。由于它采用SOT-23封装,也许可以占据更小的空间,因此在机械设计中具有更大的自由度和灵活性(图 3c)。

7b31123a-4e3a-11eb-8b86-12bb97331649.png

图3:水平磁场感应:

图3a是采用SOT-23封装的传统传感器;

图3b是采用TO-92封装的传统传感器;

图3c是采用SOT-23封装的平面传感器

设计挑战不可避免,但您通常可借助一些方法和器件来加以解决。希望我提供的几种方法可以解决您在使用霍尔效应传感器进行设计时遇到的一些常见应用挑战。如果您想分享遇到的一些问题以及解决方案,请访问TI E2E 中文支持论坛(e2echina.ti.com)发表评论!

责任编辑:lq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2515

    文章

    47698

    浏览量

    738698
  • 电磁干扰
    +关注

    关注

    36

    文章

    2004

    浏览量

    104685
  • 锁存器
    +关注

    关注

    8

    文章

    736

    浏览量

    40995

原文标题:助您解决用霍尔效应传感器进行设计的常见挑战,跟2020年的问题 Say Goodbye!

文章出处:【微信号:tisemi,微信公众号:德州仪器】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    磁感应

    我现在想定制一磁感应线圈,用来加热线材,请问都需要哪些方面的参数
    发表于 02-20 09:01

    磁感应定律谁提出的 法拉第电磁感应定律三个公式

    磁感应定律的提出者是英国科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)。在19世纪初期,法拉第进行了一系列有关电磁感应的实验研究,最终总结出了电磁感应三个基本规律。 法拉第
    的头像 发表于 02-18 15:01 677次阅读

    磁感应原理在发电机里的应用 电磁感应左手定则和右手定则

    磁感应现象是电磁学的基本原理之一,也是电磁学与力学相结合的一个重要实例。电磁感应原理在现代科技中有着广泛的应用,其中之一就是在发电机中。本文将详细介绍电磁感应原理在发电机中的应用,并对电磁感
    的头像 发表于 02-14 17:24 474次阅读

    磁感应定律和楞次定律的关系

    磁感应定律和楞次定律是电磁学中的两个重要概念,它们之间有着密切的关系。本文将从电磁感应定律和楞次定律的基本原理、实验表述和应用等方面进行介绍。 一、电磁感应定律的基本原理 电磁感应
    的头像 发表于 01-15 16:08 372次阅读

    发电机原理和电磁感应原理

    发电机是一种将机械能转化为电能的设备。它的原理基于电磁感应的原理。下面将详细介绍发电机的工作原理和电磁感应的原理。 一、发电机的工作原理 发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。发电机的基本组
    的头像 发表于 01-15 09:26 559次阅读

    发电机的工作原理是电磁感应

    发电机的工作原理是电磁感应。电磁感应是指当一个导体或线圈在磁场中运动或磁场的强度发生改变时,会产生感应电动势或感应电流。利用电磁感应原理,发
    的头像 发表于 01-11 09:27 588次阅读

    光电编码器的工作原理及用途

     利用电磁感应原理将两个平面型绕组之间的相对位移转换成电信号的测量元件,用于长度测量工具。感应同步器(俗称编码器、光栅尺)分为直线式和
    发表于 11-29 10:07 949次阅读
    光电<b class='flag-5'>编码</b>器的工作原理及用途

    Trench工艺和平面工艺MOSFET的区别在哪呢?

    上海雷卯电子有Trench工艺和平面工艺MOSFET,为什么有时候推荐平面工艺MOSFET呢,有时候推荐用Trench工艺MOSFET, 上海雷卯EMC小哥简单介绍如下。
    的头像 发表于 09-27 09:27 947次阅读
    Trench工艺<b class='flag-5'>和平面</b>工艺MOSFET的区别在哪呢?

    磁感应产生感应电流的条件

    产生的电流叫做感应电流。 1、 产生感应电流的条件 通过闭合电路的磁通量发生变化。 2、 产生感应电动势的条件 无论回路是否闭合,只要通过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有
    的头像 发表于 09-26 16:57 2394次阅读

    什么是电磁感应

    磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价
    的头像 发表于 08-14 10:42 1246次阅读

    磁感应方式的工作原理

    磁感应方式的工作原理 现在说明电磁感应方式的工作原理。 电磁感应方式遵循法拉第电磁感应定律。 法拉第电磁感应定律,是在消除磁通量变化的方向
    的头像 发表于 07-05 17:42 2213次阅读
    电<b class='flag-5'>磁感应</b>方式的工作原理

    旋转编码器是什么?浅读旋转编码器工作原理与特点及应用

    旋转编码器是什么?浅读旋转编码器工作原理与特点及应用:旋转编码器是一种
    的头像 发表于 05-29 09:21 2064次阅读
    <b class='flag-5'>旋转</b><b class='flag-5'>编码</b>器是什么?浅读<b class='flag-5'>旋转</b><b class='flag-5'>编码</b>器工作原理与特点及应用

    磁感应接近传感器功能原理和特点

    磁感应接近传感器 BIM-UNTK-AN7X 10    10    10 磁感应传感器特别适合对气缸内的活塞进行非接触式位置检测。磁感应传感器采用专利性操作原理,可无错检测连接到所有常见
    发表于 05-05 08:47 381次阅读

    磁感应接近传感器工作原理和特点

    磁感应接近传感器 BIM-UNTK-AN7X 10    10    10 磁感应传感器特别适合对气缸内的活塞进行非接触式位置检测。磁感应传感器采用专利性操作原理,可无错检测连接到所有常见
    发表于 04-27 13:52 470次阅读

    磁感应接近传感器 BIM-UNTK-AN7X

    磁感应接近传感器 BIM-UNTK-AN7X 磁感应传感器特别适合对气缸内的活塞进行非接触式位置检测。磁感应传感器采用专利性操作原理,可无错检测连接到所有常见气缸中活塞的强度不同的永磁
    的头像 发表于 04-21 16:18 289次阅读