片上一体化霍尔传感器的优化设计

设计了1款片上一体化霍尔传感器芯片.现有的霍尔传感器使用的采样保持电路需要用到较大电容,在芯片占用面积较大,并且传感器的灵敏度受供电电压波动影响较大,不利于芯片稳定工作.设计通过对原有锁存型霍尔传感器结构进行调整,用反馈式磁滞比较器取代的采样保持电路与施密特触发电路,来完成磁滞比较功能,在有效消除霍尔盘和运放失调电压的...     

基于霍尔效应的石英玻璃泡壳壁厚测量方法研究

基于霍尔效应的霍尔传感器,在不同磁场强度与产生的霍尔电压与磁场强度成正比.根据霍尔效应原理设计测量探头,用于测量金属卤化物灯电弧管石英玻璃泡壳壁厚.在泡壳内部放置磁性钢球,磁性钢球离探头距离为泡壳的壁厚,磁性钢球的磁场使霍尔传感器产生霍尔电压,二者数值成正比,利用单片机、A/D转换器、放大器等构成硬件电路对霍尔电压进行采集、数据处理、数值转换,用液晶屏显示泡壳壁厚值.     

基于霍尔传感器阵列的电流测量系统

集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平。该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4 W。     

廉价霍尔效应集成电路的新应用

硅基片的结构使得线性输出的霍尔效应传感器(LOHET)应用在传感、控制、无刷直流电机、多电子触发器、控制系统等方面时,很有经济价值。这个器件集成在一块芯片上,并带有输出放大器。采用了硅工艺,LOHET与通常采用铟锑化合物的线性霍尔效应传感器比较,有一定的优点。从1968年以来,微型开关公司(Freeport IL)已经把硅的霍尔效应传感器应用到了许多方面。最初是在固态键盘上使用,但仅仅作为通/断器件。这种装置通常是把一个芯片上的霍尔传感器和一个外加的放大触发电路相联接。当靠近磁场触发的时候,该装置能传递约10mA通/断输出。     

用霍尔器件改善电机效率

由于磁场不对称而产生的径向磁势会降低电机的效率,其主要原因是气隙或负载不对称、机械精度低和温度及电压的变化。美国马歇尔宇宙飞行中心利用磁势补偿法来提高电机的效率。在电机的激磁或控制绕组表面安放霍尔效应器件,以感受产生不对称现象的磁场。霍尔器件的输出加至反馈回路,用来控制绕组中的电流,以抵消磁场的不对称或不均匀。     

30kA闭环式集成霍尔电流传感器设计

基于0.18μm CMOS工艺设计了一种大量程闭环式集成霍尔电流传感器。采用片内高灵敏度霍尔器件检测待测电流产生的磁场并线性输出霍尔信号,霍尔电压经过线性放大、失调消除和比例积分调节后与三角载波进行比较产生PWM波,驱动全桥式功率放大电路工作。功率放大电路输出的电流送入聚磁环的二次绕组后形成一个闭环的二次侧补偿,使聚磁环气隙中的霍尔器件处于零磁通状态,从而提高了大电流检测的精度。仿真结果表明,所设计的集成霍尔电流传感器的最大测量范围为30 kA,准确度为1级,功耗小于1.08 W,芯片面积仅有0.2 mm²。     

阵列式霍尔传感器去偏心误差优化算法设计

在实际应用中,因为导线偏心误差的存在,会使阵列式霍尔传感器的测量精度受到很大影响。为了解决这一问题,文中以由八个霍尔元件构成的圆形阵列式霍尔电流传感器为例,在分析了导线位置偏移对霍尔传感器测量精度的影响的基础上,对比前人提出的导线定位算法,提出并详细阐述了去偏心误差优化算法设计,通过检测导线位置的偏移引起的各霍尔元件输出电压的变化,对各个霍尔元件的输出电压增益进行自动反馈调整,在尽力简化算法运算复杂度的同时起到消除导线偏心误差的作用。仿真结果表明,通过对霍尔元件输出电压加权增益系数的反馈调整,可以很好地消除导线偏心误差的影响,使传感器的测量精度得到很大的提高。该算法适用于所有圆形阵列式的霍尔电流传感器,亦可推广至所有基于圆形阵列结构的电流测量传感器。     

一种新的基于霍尔传感器的电流测量方法

提出了一种新的电力电流测量方法。该方法采用了无集磁铁芯的霍尔传感器,将4个霍尔传感器对称地分布在通流母线的周围,传感器的输出联结到权值加法器上。权值加法器实现了一种均值操作效应,因此加法器实际的输出是4个霍尔传感器输出的平均,该方法降低了外部的磁场干扰。利用传统的电流互感器和按照新方法设计的霍尔电流互感器进行了实验对比,结果表明霍尔电流互感器虽然还不能和达到传统的高精度CT,但是仍能达到0.5~1的精度等级,说明了该方法的可行性。     

对称式闭环霍尔电流传感器研究与设计

霍尔传感器是由半导体材料加工而成的有源器件,其输出电压随着温度变化而产生漂移,这限制了其在高精度磁场测量场合的应用。提出了一种新型对称式闭环霍尔电流传感器,对其进行了系统地设计。利用霍尔元件灵敏度的差异设计了输出电压运算电路,分析了对称式闭环电流传感器工作原理并给出了闭环传递函数。电路仿真和样机实验结果表明,对称式闭环霍尔电流传感器具有较好的温度特性,温度系数减小至0.000 8%/℃。相比其他温度补偿方法,该方法简单易实现,能够实现温度漂移的完全补偿,霍尔元件可以根据测量需要任意选型,不受驱动方式的限制。     

超磁致伸缩振动传感器输出特性的实验研究

超磁致伸缩材料Terfenol-D在机械应力作用下,磁化强度会发生变化,这种效应为逆磁致伸缩效应或Villari效应,利用该效应可以制作将机械能转换成电能的振动传感器。进行振动传感器的实验研究,结果表明在合适的偏置磁场和较小的预应力偏置条件下,传感器输出的感应电压峰-峰值较大,传感器输出感应电压的峰-峰值和输入振动信号的频率和幅值成正比。基于电磁学原理和铁磁材料的磁化强度模型,计算振动传感器的偏置磁场和预应力对感应电压输出的影响,并计算振动传感器在机械振动输入条件下的感应电压输出,实验结果与计算结果基本相符。实验结果和计算结果为振动传感器的优化设计和应用打下基础。     

多模式磁偏码器设计

为了提供电动机伺服控制所需要的不同模式的位置信号而设计的磁编码器采用了一种全新的双磁钢复合磁路结构。利用2S-10芯片的三轴霍尔效应,感应平行芯片表面的磁场,把磁信号转换成正余弦电信号;在对原始信号误差进行理论分析的基础上,通过DSP对原始正余弦信号进行误差补偿并对角度进行反正切运算,实现增量模式、PWM模式和同步串口模式信号;三步锁定型开关霍尔元件输出无刷直流电机换相信号,最终实现了3种模式信号同时输出。信号右达8位精度、10位分辨率。     

CMOS集成2D垂直型霍尔传感器电路设计

高失调电压和低磁场灵敏度严重影响了CMOS集成2D垂直型霍尔传感器的应用。提出了一种新颖的2D垂直型霍尔传感器失调消除和信号放大电路。采用2相旋转电流调制和相关双采样解调技术实现了对霍尔失调有效消除;采用信号复用技术实现了对X轴和Y轴输入的2D霍尔信号进行相同处理,避免了2轴霍尔信号之间的放大误差,大大降低了电路的功耗。基于CSMC 0.8μm高压CMOS工艺进行了电路设计,仿真结果表明该电路能最大消除40 m V霍尔失调电压,并对最小0.4 m V的2轴霍尔信号放大并线性输出霍尔电压。输出霍尔电压的线性度大于99.9%,电路静态功耗小于20 m W。     

圆筒型永磁直线同步电机用线性霍尔位置检测的误差补偿

分析了圆筒型永磁直线同步电机采用线性霍尔传感器进行位置检测时存在的误差,并提出了一种离线标定和在线Kalman滤波相结合的误差补偿方法。霍尔传感器信号的误差形式包括存在直流偏置、两路信号幅值不相等和信号中含有谐波等。前两种误差形式分别会在位置检测结果中产生基频和2倍基频误差,对此通过离线标定的方式获得两路信号的直流偏置和幅值比,并补偿到原始信号中。霍尔信号中的谐波由气隙磁场畸变引起,利用有限元仿真分析了磁场中的谐波含量,分析表明磁场畸变会导致位置检测产生4倍基频误差,对此采用在线Kalman滤波提取霍尔信号中的基波分量,消除了谐波分量的影响。实验结果表明,补偿后的位置检测误差减小了81%,从而验证了该补偿方法的有效性。     

装有霍尔效应传感器的直流电动机

正霍尔效应传感器是一款磁性传感器,当装在直流电动机上时能检测电枢的位置、转速及转向。根据霍尔传感器输出电压的脉冲就可计算电枢的转速或计算出电动机的转速。若将两只霍尔传感器正交安装,则可确定转向。上述种种功能均无需其他传感器。霍尔效应传感器可用来设计精确控制变速产品,如割草机、高尔夫球手推车及一些定位机械。这     

低频磁场计种类和校验方法

介绍了不同传感器 (线圈探头、霍尔、磁通门、磁阻等 )的低频磁场计的原理和各自特点 ,阐述了磁场计的标准磁场法、电压注入法、标准磁场计等 3种常用校验方法和误差源。     

扭转力作用下Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的 输出特性

为提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,需要从理论和实验上分析传感器的输出特性。针对扭转力作用下波导丝发生磁化状态的改变进而影响传感器的输出特性这一问题,基于材料力学求解扭转应力,并从磁畴角度分析扭转力对魏德曼效应的影响,结合Fe-Ga合金的非线性本构模型和磁致伸缩逆效应等建立磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算不同螺旋磁场和扭转力下的输出电压。搭建预加扭转应力下输出电压的测试平台,从理论和实验上确定输出电压随扭转应力的增大呈非线性减小的变化规律。研究还表明:在同一磁场下,正向扭转应力导致的电压降小于反向扭转应力导致的电压降,提高偏置磁场或激励磁场可以从一定程度上抵消扭转应力对电压的影响。研究可为设计大量程高精度的位移传感器提供理论依据与指导。     

霍尔开关在LH-200/17拉线机上的应用

<正> LH-200/17拉线机排线控制部份的两只LX-08型机械式限位开关,由于工作频繁,易于撞坏而影响生产.我们用两只霍尔开关将它们取代,不但改装接线方便,而且定位精度高,寿命长.霍尔开关是以霍尔集成电路作为传感器,它的特点是性能可靠,不受强电场干扰和金属物体影响,使用寿命长(10~7次以上),使用电源电压范围广,工作频率高,重复定位精度高(误差±0.03mm).工作原理是:当一定磁感应强度的外磁     

低成本永磁交流伺服系统设计

提出一种使用线性霍尔传感器作为电机反馈元件的永磁同步电动机交流伺服控制系统.该系统采用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器,从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息;在此基础上,给出一种直接在三相静止坐标系中产生相电流命令的磁场定向控制算法.将提出的交流伺服系统应用在工业缝纫机中,实现结果表明了所设计控制系统合理可行,具有较高性价比.     

无盲角磁阻角度传感器的研制

本文介绍了一种非接触式无盲角磁阻角度传感器的研制.基于磁阻效应,当被测旋转物体轴向相连的永久磁铁平行于磁阻传感芯片作径向转动时,传感芯片会输出关于旋转角度α1的2路电压信号sin(2α1)和COS(2α1).经反正切运算,可得旋转角度,其角度测量范围为0°～180°.结合双极性霍尔元件对磁场旋转区域进行判定,可扩大角度测量范围,实现无盲角测量.实验结果表明,利用该传感器与集成数据采集处理芯片ADuC842组成的角度测量系统的测量范围为0°～360°,精度可达到±O.8°.     

螺旋磁场作用下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型及实验

基于魏德曼效应和压磁效应建立了螺旋磁场作用下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算了磁致伸缩位移传感器的输出电压。计算结果表明输出电压与螺旋磁场间存在线性关系。当激励磁场与偏置磁场均为3k A/m、螺旋磁场强度为4.24k A/m时,输出电压的计算值达到18.09m V,计算结果与实验结果的变化趋势一致,数值基本吻合,表明了建立的输出电压模型的正确性。基于建立的模型,可以确定传感器激励磁场与偏置磁场的范围,研究可为磁致伸缩位移传感器的优化设计提供理论基础与指导。