瑞士堡盟BAUMER增量式傳感器原理介紹

瑞士堡盟BAUMER霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器
(1)瑞士堡盟BAUMER霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理
霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器及其他形式的霍爾式傳感器都是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的傳感器。
1)瑞士堡盟BAUMER霍爾效應(yīng)：霍爾效應(yīng)(Hall Effect)是美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家霍爾博士(Dr．E．H．Hall)于1879年首先發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)把一個(gè)通有電流I的長(zhǎng)方體形白金導(dǎo)體垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中時(shí)(見(jiàn)圖2-27)，在白金導(dǎo)體的兩個(gè)橫向側(cè)面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向的電壓UH，當(dāng)取消磁場(chǎng)時(shí)，電壓立即消失。該電壓后來(lái)稱(chēng)為霍爾電壓，UH與通過(guò)白金導(dǎo)體的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，即(見(jiàn)下頁(yè)）
利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱(chēng)為霍爾元件，利用霍爾元件制成的傳感器稱(chēng)為霍爾式傳感器。利用霍爾效應(yīng)不僅可以通過(guò)接通和切斷磁場(chǎng)來(lái)檢測(cè)電壓，而且可以檢測(cè)導(dǎo)線中流過(guò)的電流，因?yàn)閷?dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比關(guān)系。20世紀(jì)80年代以來(lái)，汽車(chē)上應(yīng)用的霍爾式傳感器與日劇增，主要原因在于霍爾式傳感器有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是輸出電壓信號(hào)近似于方波信號(hào)；二是輸出電壓高低與被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。霍爾式傳感器與磁瑞士堡盟BAUMER感應(yīng)式傳感器不同的是需要外加電源。

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2)瑞士堡盟BAUMER霍爾式傳感器基本結(jié)構(gòu)：霍爾式傳感器主要由觸發(fā)葉輪、霍爾集成電路、導(dǎo)磁鋼片(磁軛)與*磁鐵等組成。觸發(fā)葉輪安裝在轉(zhuǎn)子軸上，葉輪上制有葉片(在霍爾式點(diǎn)火系統(tǒng)中，葉片數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相等)。當(dāng)觸發(fā)葉輪隨轉(zhuǎn)子軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片便在霍爾集成電路與*磁鐵之間轉(zhuǎn)動(dòng)。霍爾集成電路由霍爾元件、放大電路、穩(wěn)壓電路、溫度補(bǔ)償電路、信號(hào)變換電路和輸出電路等組成。

3)瑞士堡盟BAUMER霍爾式傳感器工作原理：當(dāng)傳感器軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觸發(fā)葉輪的葉片便從霍爾集成電路與*磁鐵之間的氣隙中轉(zhuǎn)過(guò)：當(dāng)葉片離開(kāi)氣隙時(shí)，*磁鐵的磁通便經(jīng)霍爾集成電路和導(dǎo)磁鋼片構(gòu)成回路，此時(shí)霍爾元件產(chǎn)生電壓(UH=1．9～2．0V)，霍爾集成電路輸出級(jí)的晶體管導(dǎo)通，傳感器輸出的信號(hào)電壓U0為低電平(實(shí)測(cè)表明：當(dāng)電源電壓Ucc=14．4V或5V時(shí)，信號(hào)電壓U0=0．1～0．3 V)。
當(dāng)葉片進(jìn)入氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)被葉片旁路，霍爾電壓UH為零，集成電路輸出級(jí)的晶體管截止，傳感器輸出的信號(hào)電壓U0為高電平(實(shí)測(cè)表明：當(dāng)電源電壓Ucc=14．4V時(shí)，信號(hào)電壓U0=9．8 V；當(dāng)電源電壓Ucc=5V時(shí)，信號(hào)電壓U0=4．8 V)。

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(2)捷達(dá)、桑塔納轎車(chē)霍爾式凸輪軸位置傳感器
1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：捷達(dá)AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車(chē)采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣凸輪軸的一端，結(jié)構(gòu)如圖2-28所示。它主要由霍爾信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)轉(zhuǎn)子組成。信號(hào)轉(zhuǎn)子又稱(chēng)為觸發(fā)葉輪，安裝在進(jìn)氣凸輪軸上，．用定位螺栓和座圈定位固定。信號(hào)轉(zhuǎn)子的隔板又稱(chēng)為葉片，在隔板上制有一個(gè)窗口，窗口對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)為低電平信號(hào)，隔板(葉片)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)為高電平信號(hào)。霍爾式信號(hào)發(fā)生器主要由霍爾集成電路、*磁鐵和導(dǎo)磁鋼片等組成?；魻栐霉璋雽?dǎo)體材料制成，與*磁鐵之間留有0．2～0．4mm的間隙，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子隨進(jìn)氣凸輪軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隔板和窗口便從霍爾集成電路與*磁鐵之間的氣隙中轉(zhuǎn)過(guò)。
該瑞士堡盟BAUMER傳感器接線插座上有三個(gè)引線端子，端子1為傳感器電源正子，與控制單元端子62連接：端子2為傳感器信號(hào)輸出端子，與控制單元端子76連接：端子3為傳感器電源負(fù)子，與控制單元端子67連接。
2)工作情況：由霍爾式傳感器工作原理可知，當(dāng)隔板(葉片)進(jìn)入氣隙(即在氣隙內(nèi))時(shí)，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平(5V)信號(hào)；當(dāng)隔板(葉片)離開(kāi)氣隙(即窗口進(jìn)入氣隙)時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生電壓。傳感器輸出低電平信號(hào)(0．1V)。凸輪軸位置傳感器輸出的信號(hào)電壓與曲軸位置傳感器輸出的信號(hào)電壓之間的關(guān)系如圖2-29所示。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩圈(720。)，霍爾式傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一圈(360。)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)，其中低電平信號(hào)對(duì)應(yīng)于氣缸1壓縮上止點(diǎn)前一定角度。