浅析闭环霍尔电流传感器关键器件选型

霍尔电流传感器是磁与电相结合的产物,从其关键器件霍尔元件和聚磁元件磁芯入手,涉及磁芯材料、气隙开口、霍尔元件选型等方面介绍了闭环霍尔电流传感器设计的关键步骤,将其应用于实际产品开发中,为从事该类传感器的设计人员提供技术参考。     

磁芯气隙中串联层叠非晶带GMI效应电流传感器

利用由CMOS多谐振荡桥及低通滤波器产生的正弦信号激励的钴基非晶带巨磁阻抗(GMI)效应设计出一种非接触型电流传感器.该非晶带经频率为2 Hz,密度为35 A/mm2,持续时间40 s的脉冲电流退火.非晶带采用串联层叠方式嵌于带气隙的环形磁芯中,推出了气隙中的层叠非晶带受到的导线电流所产生的磁场公式.给出了传感器信号处理电路框图.当磁芯中引入强负反馈磁场时,实验结果表明,新型电流传感器的非线性误差小于0.5%FS,线性量程±7 A.     

双霍尔元件磁敏电流传感器的研究

采用双元件双气隙的方法制做的电流传感器大幅度降低了传感器的非线性度和位置误差,提高了传感器的抗干扰能力与量程范围。本文还建立了双元件电流传感器输出霍尔电压的理论计算模型。     

基于霍尔效应的车用角位置传感器线性化研究

线性度是传感器的重要性能指标之一。基于霍尔效应的霍尔角位置传感器的霍尔输出电压可表达为:UH=KHBIcosθ,霍尔输出电压与被测角度θ之间的关系是非线性的。针对角位移变化引入的非线性变量cosθ使得普通的磁场结构难以实现霍尔角位置传感器较大范围线性输出的问题,本文提出了一种改进的车用霍尔传感器磁场结构,通过对改进后的磁场结构用有限元仿真计算和实验测量均得出改进后的磁场结构能够实现霍尔角位移传感器的霍尔输出电压与被测角度之间呈线性变化。     

一种基于霍尔传感器的继电器工作状态实时监视系统

提出了一种基于霍尔传感器为感知器件的继电器状态实时检测系统。系统以单片机为中心器件,并分别从继电器的控制端和感知高压端的电流大小的霍尔传感器引出信号作为判断继电器工作状态的依据。同时,分析了霍尔传感器的检测精度,继电器的内部磁场等对系统的影响,所设计的检测系统具有结构简单、响应速度块、体积小等特点,实验证明了所设计系统的有效性。     

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪 比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位 移传感器。 建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场 分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台 进行对传感器的性能进行测试。 实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有 的基础上提高了 31. 4% ;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了 37. 3% 。     

新颖霍尔数字式汽车转速表

采用新型霍尔开关传感器和晶体计数式定时器研究成功新颖霍尔数字式汽车转速表。阐述非接触式霍尔开关传感器的工作原理和结构特点,介绍汽车转速表分框图、实验结果及性能指标。     

基于Ansof的节气门位置传感器磁路动态分析

提出了一种基于霍尔器件的非接触式节气门位置传感器的永磁磁路,对该永磁磁路进行了理论计算分析,应用Ansoft对该磁路的磁场进行了动态仿真分析.通过分析磁路的磁场分布和测量气隙内各点磁感应强度随运动区域转过角度的变化规律,确定了霍尔器件最佳检测点.仿真结果表明:距离测量气隙末端1 mm和3mm之间矩形区域的几何中心为霍尔器件的最佳检测点.     

永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化

针对采用线性霍尔元件检测直线电机动子的磁场进而通过磁场信息来解算电机位置的方法,通过介绍双霍尔传感器位置检测的原理,分析由安装误差造成解算位置偏差的机理。提出采用三轴霍尔传感器代替线性霍尔传感器的方法,实现霍尔线性影响因素的误差补偿。为了降低非线性干扰造成的位置解算误差,提出了模糊-神经建模方法来实现传感器的离线标定,最后通过仿真和实验证明了所提传感器误差补偿方法的有效性。     

用霍尔传感器测量大电流

利用霍尔效应制成的霍尔效应大电流计,其特点是结构简单、成本低廉、准确度高。在很大程度上与频率无关,便于远距离测量且不需断开回路。 电流的测量是通过霍尔元件检测通电导线周围的磁场来实现的。下面介绍几种用霍尔元件测量大电流的方法。 1． 导线旁测法 见图1所示,将霍尔元件放在通电导线附近,通一恒定电流,用以测量被测电流的磁场,可从元件输出的霍尔电压中确定被测电流的值。 此方法的特点是结构简单、操作方便,但测量精度较差,受外界干扰较大,只适用于一些不重要的场合。 2． 导线贯穿磁芯法 用铁磁材料做成磁导体的铁芯…     

十字型CMOS集成霍尔传感器的简化仿真模型

文中提出了一种工作在低磁场条件下的十字型CMOS集成霍尔传感器的简化仿真模型.该模型结构简单,由1个包含电阻、电流控制电压源和电容的无源网络构成.该模型全面考虑了几何、温度和封装应力等因素带来的影响,由模拟硬件描述语言Verilog_A来实现,已成功在Cadence的Spectre仿真器上完成了电路仿真.为了验证模型的准确性,在相同工艺参数下使用SilvacoTCAD对该十字型霍尔传感器进行了三维器件仿真,器件仿真和电路仿真结果达到了很好的一致性,表明该模型在低磁场条件下具有较高的仿真精度.     

用于双芯电线无线监测的自全式电流传感器

提出了一种用于双芯电线电流监测的自全式电流传感器。该传感器由霍尔元件、信号调理模块、无线传输模块、采能线圈及电源管理电路组成,实现对载流双芯电线的自供电无线电流传感。霍尔元件传感载流线周围产生的磁场实现电流监测,线圈感应磁场产生电输出,经过电源管理为传感器供电。根据双芯电线电流产生的磁场分布特点,采用非对称磁芯结构设计,形成具有不同磁通的磁回路,低通量支路用于传感,较高通量支路用于能量采集。实验表明该传感器能够自供电实现对双芯电线1 A以上电流的传感,灵敏度为1.47 m V/A。     

灵巧手中霍尔传感器测角精度的仿真研究

霍尔角度传感器通过检测转动磁铁产生的磁场,对仿人灵巧手指的关节转角进行非接触测量。通过有限元分析方法计算永磁铁周围磁感应强度的空间分布,研究磁铁与传感器的相对安装方位、磁铁与传感器间气隙的大小,以及磁铁的尺寸形状对传感器测角精度的影响,得到应用霍尔传感器与磁铁的选型方案,并指出在一定空间内多对霍尔传感器测角时,非配对磁铁对传感器的干扰不大,在灵巧手各个关节中使用霍尔传感器测量角度的方案可行。     

大位移角振动台的气隙磁场动静态特性分析

针对电机驱动式角振动台气隙磁场不均匀和输出大位移时波形失真大的问题,提出了一种径向磁通磁路结构的大位移角振动台,对其气隙磁场动静态特性进行优化分析。基于等效磁化强度法,在极坐标系下建立气隙磁感应强度的解析表达式,通过有限元法验证该方法的有效性,进一步分析了永磁体厚度、永磁体扇形角及气隙厚度对静态气隙磁场的影响规律;通过瞬态有限元法仿真分析了0.01、0.1和1 Hz 3个频率点上外磁环固定不动而永磁体和内磁芯转动的气隙磁场动态特性,定量分析了相对运动对气隙磁感应强度的影响规律;将优化后的磁路参数用于大位移角振动台样机中,测试结果表明,气隙平均磁感应强度及其分布规律和理论计算结果相吻合;研究方法对角振动台径向磁通磁路的理论分析与优化设计具有重要意义。     

基于FeSiB/PZT-82/FeSiB磁电复合材料的分芯闭环电流传感器研究北大核心CSCD

文中提出了一种分芯闭环磁电电流传感器,其由高磁导率、低磁滞的FeSiB/PZT-82/FeSiB磁电复合材料、3块硅钢磁芯和一对永磁体组成。为了实现磁电电流传感器的开合式安装,文中采用了分芯磁芯结构;载流导线产生的环形磁场经3块硅钢磁芯汇聚到FeSiB/PZT-82/FeSiB磁电复合材料,然后基于复合材料的磁-力-电多场耦合效应,实现载流导线电流传感。通过仿真和实验对比分析,分芯磁芯结构的磁场汇聚效应对FeSiB/PZT-82/FeSiB传感性能具有显著的提高。含有磁芯结构的分芯闭环磁电电流传感器在无源情况下,对工频(50 Hz)电流的测量灵敏度达到17.379 mV/A,约为无磁芯FeSiB/PZT-82/FeSiB磁电复合材料的35倍;在0~10 A测量范围内,具有良好的线性关系。结果表明:由于该传感器的优异性能和分芯闭环结构,其在工频小电流监测领域具有广阔的应用空间。     

霍尔效应与霍尔传感器

<正> 一八七九年美国物理学家霍尔(Edwin Herbart Hall)发现,把载流体置于磁场时,载流体中电流方向与磁场方向如果不相同,则载流体平行于电流方向与磁场方向所组成平面的两个侧面将产生电位差。这个现象后来被称为霍尔效应。两侧面间的电位差称为霍尔电势。这样的载流体称为霍尔元件。     

霍尔叶片传感器的设计与开发

霍尔叶片传感器主要用于检测汽车发动机曲轴位置和转速,此外还可用于检测无刷电机磁极位置及测速等.通过对霍尔叶片传感器的磁路进行动、静态分析,并结合对集成霍尔敏感电路的分析与仿真,为设计和开发此类传感器提供了更有效的途径.同时设计了一种实用的计算机辅助动态测试仪,提高了霍尔叶片传感器的自动检测率.     

直流叠加脉冲电流波形宽频带电流传感器

提出了一种用于测量直流叠加脉冲电流波形的电流传感器。该传感器由两个磁芯组成,一个工作于磁通门状态,另一个基于罗氏线圈原理。为了将磁通门与罗氏线圈检测技术集成在一起,引入了一个反馈绕组,有效克服了脉冲磁场与直流磁场对磁芯工作状态的影响。基于理论分析制作了样机。实验结果表明,所提出的电流传感器能有效测量直流叠加脉冲电流波形:有效测量频带为340 k Hz,直流分量的测量误差为0.6%;低频段与高频段交点处的测量误差最大,最大测量误差为1.5%。     

磁流变减振器磁场特性分析及试验研究

设计了磁流变减振器磁芯磁路,建立了磁路的仿真模型,仿真研究了磁路的磁场特性,用实验的方法对仿真模型进行了验证和修正;在此基础上,建立了整个磁流变减振器的仿真模型,仿真研究了其磁场分布规律及不同参数下阻尼孔附近的磁通密度.研究结果表明,磁芯直径、工作缸壁厚、阻尼通道长度和线圈电流是影响磁场特性的主要因素,合理选择磁路结构参数可使其性能得到最大发挥.设计并制造出一种车辆单筒充气式磁流变减振器,对其进行了台架试验,得到不同电流下的减振器示功特性图,研究发现,通过调节减振器励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场,在磁场作用下,磁流变液粘度发生变化,从而改变减振器的阻尼特性,减振器的饱和工作电流约为2A.试验验证了磁路设计的正确性,并为实现车辆磁流变半主动空气悬架控制研究奠定了基础.     

霍尔式轮速传感器永磁体磁场均匀性测量方法研究

为了满足霍尔式轮速传感器生产中对永磁体批量快速检测的需要,文中利用ANSYS建立了均匀永磁体和不均匀永磁体模型,并对他们周围轴向和径向磁场分布特性进行了仿真分析。仿真结果显示:在永磁体的周向中间,距离永磁体表面2 mm的范围内,均匀永磁体和不均匀永磁体磁感应强度波动相差最大,为最佳检测位置。根据仿真分析结果,开发了永磁体磁场均匀性测试系统,试验结果表明,该系统能够快速准确的检测出永磁体磁场均匀性是否符合生产要求。