一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器制造技術

一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，屬于傳感器技術領域，本發明專利技術為解決現有霍爾式位置傳感器只能測量一個維度上的位置變化，且直接輸出測量結果，存在測量精度差，易受外界磁場干擾的問題。它包括：四個霍爾敏感器件沿磁缸的周向均勻分布設置，霍爾敏感器件與磁缸之間存在相等的距離，且四個霍爾敏感器件均置于磁缸的有效感應區內；當磁缸移動時，磁缸產生變化的磁場，磁敏感單元采集獲取變化的磁場信號，將磁場信號轉換為電壓信號，并將電壓信號輸出至數據處理單元；數據處理單元通過電壓信號的變化判斷磁缸位置的變化。本發明專利技術用于對非接觸式的位置感知。非接觸式的位置感知。非接觸式的位置感知。

【技術實現步驟摘要】
一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器


[0001]本專利技術涉及一種非接觸式位置傳感器，屬于傳感器


技術介紹

[0002]位置傳感器作為一個極其重要的傳感器，已經廣泛應用于汽車電子油門、制動踏板、發動機節氣門、飛行控制器等領域。位置傳感器有接觸式和非接觸式兩種，非接觸式又分為霍爾式、電容式和電渦流式。
[0003]現有的霍爾式位置傳感器是以集成線性霍爾器件配合磁缸(2)進行位置測量，存在的問題有：
[0004]1、主要是測量一個維度上的位置變化，不能對傳感器所在的有效區域內二維的方向和位置變化進行判斷；
[0005]2、以霍爾直接測量的結果為輸出，精度差，并且容易受到外界磁場干擾。

技術實現思路

[0006]本專利技術目的是為了解決現有霍爾式位置傳感器只能測量一個維度上的位置變化，且直接輸出測量結果，存在測量精度差，易受外界磁場干擾的問題，提供了一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器。
[0007]本專利技術所述的一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，它包括磁敏感單元、磁缸和數據處理單元；所述磁敏感單元包括四個霍爾敏感器件；
[0008]四個霍爾敏感器件沿磁缸的周向均勻分布設置，霍爾敏感器件與磁缸之間存在相等的距離，且四個霍爾敏感器件均置于磁缸的有效感應區內；
[0009]當磁缸移動時，磁缸產生變化的磁場，磁敏感單元采集獲取變化的磁場信號，將磁場信號轉換為電壓信號，并將電壓信號輸出至數據處理單元；
[0010]數據處理單元通過電壓信號的變化判斷磁缸位置的變化。
[0011]優選的，它還包括信號采集模塊，所述磁敏感單元輸出的電壓信號通過信號采集模塊輸出至數據處理單元。
[0012]優選的，所述霍爾敏感器件采用GaAs材料的線性敏感器件。
[0013]優選的，所述霍爾敏感器件輸出的電壓信號的速度變化相同，幅值變化不同。
[0014]優選的，所述數據處理單元通過快響應算法識別電壓信號的幅值變化，獲得磁缸位置的變化。
[0015]優選的，所述處理單元獲得磁缸位置的變化的具體方法包括：
[0016]根據四個霍爾敏感器件的電壓幅值變化大小，判斷磁缸變化的四象限方位，即獲得磁缸的偏移變化方向；
[0017]根據對稱的兩個霍爾敏感器件的電壓幅值變化大小，計算獲得磁缸的偏移大小；
[0018]根據相鄰的兩個霍爾敏感器件的電壓幅值變化大小，計算獲得磁缸的偏移角度；
[0019]磁缸的偏移變化方向、磁缸的偏移大小和磁缸的偏移角度共同構成磁缸位置的變
化。
[0020]本專利技術提出的一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，具有如下優點：
[0021]1、由四個空間位置排布的霍爾敏感器件構成磁敏感單元，感知磁缸產生的磁場變化，根據輸出電壓信號的變化，快速識別出磁缸在有效感應區內的移動位置和方向。
[0022]2、通過四個線性的霍爾敏感器件實現了非接觸式二維平面內的位置感知，與單線程位置傳感器相比，位置分辨能力得到極大提升。
[0023]3、零度敏度，響應速度快，方向和位置分辨能力強。
[0024]4、四個霍爾敏感器件可相互作為補償，減小周圍磁性噪聲的干擾，并且在單路信號不準確或出現故障時，仍能不影響整體的位置判斷，穩定性好。
附圖說明
[0025]圖1是本專利技術所述一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器的結構示意圖，其中A表示磁缸的有效感應區；
[0026]圖2是數據處理單元獲得磁缸位置的流程框圖。
具體實施方式
[0027]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明，但不作為本專利技術的限定。
[0030]實施例1：
[0031]下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，它包括磁敏感單元、磁缸2和數據處理單元；所述磁敏感單元包括四個霍爾敏感器件1；
[0032]四個霍爾敏感器件1沿磁缸2的周向均勻分布設置，霍爾敏感器件1與磁缸2之間存在相等的距離，且四個霍爾敏感器件1均置于磁缸2的有效感應區內；
[0033]當磁缸2移動時，磁缸2產生變化的磁場，磁敏感單元采集獲取變化的磁場信號，將磁場信號轉換為電壓信號，并將電壓信號輸出至數據處理單元；
[0034]數據處理單元通過電壓信號的變化判斷磁缸2位置的變化。
[0035]進一步的，它還包括信號采集模塊，所述磁敏感單元輸出的電壓信號通過信號采集模塊輸出至數據處理單元。
[0036]再進一步的，所述霍爾敏感器件1采用GaAs材料的線性敏感器件。
[0037]再進一步的，所述霍爾敏感器件1輸出的電壓信號的速度變化相同，幅值變化不同。
[0038]再進一步的，所述數據處理單元通過快響應算法識別電壓信號的幅值變化，獲得磁缸2位置的變化。
[0039]再進一步的，所述處理單元獲得磁缸2位置的變化的具體方法包括：
[0040]根據四個霍爾敏感器件1的電壓幅值變化大小，判斷磁缸2變化的四象限方位，即獲得磁缸2的偏移變化方向；
[0041]根據對稱的兩個霍爾敏感器件1的電壓幅值變化大小，計算獲得磁缸2的偏移大小；
[0042]根據相鄰的兩個霍爾敏感器件1的電壓幅值變化大小，計算獲得磁缸2的偏移角度；
[0043]磁缸2的偏移變化方向、磁缸2的偏移大小和磁缸2的偏移角度共同構成磁缸2位置的變化。
[0044]本專利技術中，數據處理單元根據四個霍爾敏感器件1輸出的電壓信號進行計算，獲得磁缸2的磁場信息，完成位置感知。
[0045]磁缸2的移動引起周圍磁場的擾動，使霍爾敏感器件1采集區的磁場發生改變，對霍爾敏感器件1施加驅動電壓后，由于霍爾效應原理，布置在四個方位的霍爾敏感器件1感應磁場同時發生改變，磁缸2接近的霍爾器件感受的磁場變大，從而輸出會變大，磁缸2遠離的霍爾器件感受的磁場變小，從而輸出會變小。其電壓輸出大小與磁場成線性變化關系，通過正交布放的四個霍爾敏感器件1輸出的變化大小及其三角函數變化判斷磁缸2的位置變化。
[0046]本專利技術中，通過四個線性的霍爾敏感器件1實現了非接觸式二維平面內的位置感知。
[0047]本專利技術中，所述信號采集模塊包括四路AD采集模塊，采集磁敏感單元輸出的電壓信號，將其進行AD轉換，然后將信號輸出至數據處理單元。
[0048]下面結合圖2說明數據處理單元獲得磁缸位置的流程：
[0049]感器上電，信號采集模塊同步對四路霍爾敏感器件1進行信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，其特征在于，它包括磁敏感單元、磁缸(2)和數據處理單元；所述磁敏感單元包括四個霍爾敏感器件(1)；四個霍爾敏感器件(1)沿磁缸(2)的周向均勻分布設置，霍爾敏感器件(1)與磁缸(2)之間存在相等的距離，且四個霍爾敏感器件(1)均置于磁缸(2)的有效感應區內；當磁缸(2)移動時，磁缸(2)產生變化的磁場，磁敏感單元采集獲取變化的磁場信號，將磁場信號轉換為電壓信號，并將電壓信號輸出至數據處理單元；數據處理單元通過電壓信號的變化判斷磁缸(2)位置的變化。2.根據權利要求1所述的一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，其特征在于，它還包括信號采集模塊，所述磁敏感單元輸出的電壓信號通過信號采集模塊輸出至數據處理單元。3.根據權利要求1所述的一種基于霍爾效應的非接觸式位置傳感器，其特征在于，所述霍爾敏感器件(1)采用GaAs材料的線性敏感器件。4.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢佳宇，劉興宇，王輝，張強，陳亞洲，徐興燁，蘇琳惠，孫立凱，宮占江，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第四十九研究所，
類型：發明
國別省市：