大学物理 第21卷 样输出脉冲,见图3(a),这样当脉冲输入频率测量仪 即可达到相应的测量与控制目的 按上述方法霍尔开关被大量用于长度仪、产品计 数器汽车计程器之中的周期转数的测量此外,将小 磁钢固定于流量计的叶片上,代替齿轮传动,将叶片转 数以电压信号输出,见图3(b).有一种叫“水管家”的净 水器以此来测量和控制过滤膜的有效使用期 3.2.2液位测量与控制 如图4,在浮子上装一小磁钢,根据液位的需要装 上霍尔开关,当液面升降时,霍尔开关输出信号,达到 测量或控制液面的目的 电子换向开关电路 霍尔器件 霍尔器件 图4霍尔开关控制液位 32.3霍尔电机 在直流无刷电机中,以集成霍尔传感器作为电机 图5霍尔电机原理与结构图 转子(磁极)位置传感器的电机,称为霍尔电机.由于此 类电机用电子换向开关电路和霍尔位置传感器来代替而霍尔电机在高科技产品中得到广泛的应用 換向器和电刷,所以消除了电火化、噪音,无线电干扰,3,24霍尔传感器在汽车中的应用 提高了直流电机的运行可靠性.目前已被广泛应用于 家电和仪器中,如录音机、摄录像机、光盘驱动器、打印 在一辆电子控制系统比较完整的豪华轿车中,几 乎可以有20~30个霍尔传感器用于下列工作状态的 机、记录仪、扫描仪、CHU冷却风扇、电动自行车等.霍 尔电机的工作原理是:当转子磁场N极与霍尔传感器a 测量和控制在汽车汽缸点火器中作电子断续分电点 火用;作汽车发动机转速和曲轴角度传感器;作各种自 正对时如图5(a)示],后者产生霍尔电压Ua,使三极动门和窗的开关系统;,作速度表和里程表;作防锁死刹 管T导通,而三极管T和T截止,此时电枢统组AX车系统(ABS中的速度传感器;各种液体液位检测器 有电流通过产生电枢磁场N与Ss,他们和转子磁场作各种用电负载的电流检测及工作状态诊断;发动机 N与S相互作用而产生转矩,并使转子沿逆时针方向熄火检测;作自动刹车系统(替代手刹)中的速度传感 旋转随着转子磁场N极轮流与霍尔传感器abc相器作蓄电池充电的电流控制器等限于篇幅仅以发动 对产生雀尔电压a、、U使三极管T、T、T导通,机点火为例说明在电子点火分电盘上装上几个与汽 电枢绕组AXBY、CZ顺序形成阶跃式旋转磁场N和缸数量相同的磁钢,并在磁钢位置相应处装上霍尔开 Ss,它与转子磁场N和S相互作用,从而使转子顺着电关传感器,当磁钢转到霍尔开关传感器正面时,霍尔开 枢阶跃旋转磁场的转动方向旋转实际使用的霍尔电关传感器就输出一个脉冲,该脉冲经放大升压后送至 机多采用多极转子[如图5(b)示],以确保转速平稳电点火线圈,于是在点火线圈的次级线圈便产生供发动 子换向开关电路较复杂,有专用的芯片霍尔电机的启机各汽缸火花塞点火用的高电 动、调速、正反转和刹车都可通过霍尔电机主控芯片来 完成总之霍尔传感器和电子换向开关电路在无刷直 4大学物理实验中诸物理量的测量 流电机中起到了位置传感和电流换向的作用这种无4.1位移的测量 机械接触的“电刷”保证了电机无火花和均匀转动,因 在传统的梁的弯曲实验装置中加上霍尔位置传感 2 o1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.样输出脉冲 ,见图 3 (a) ,这样当脉冲输入频率测量仪 , 即可达到相应的测量与控制目的. 按上述方法霍尔开关被大量用于长度仪、产品计 数器、汽车计程器之中的周期、转数的测量. 此外 ,将小 磁钢固定于流量计的叶片上 ,代替齿轮传动 ,将叶片转 数以电压信号输出 ,见图 3 (b) . 有一种叫“水管家”的净 水器以此来测量和控制过滤膜的有效使用期. 3. 2. 2 液位测量与控制 如图 4 ,在浮子上装一小磁钢 ,根据液位的需要装 上霍尔开关 ,当液面升降时 ,霍尔开关输出信号 ,达到 测量或控制液面的目的. 图 4 霍尔开关控制液位 3. 2. 3 霍尔电机 在直流无刷电机中 ,以集成霍尔传感器作为电机 转子(磁极) 位置传感器的电机 ,称为霍尔电机. 由于此 类电机用电子换向开关电路和霍尔位置传感器来代替 换向器和电刷 ,所以消除了电火化、噪音、无线电干扰 , 提高了直流电机的运行可靠性. 目前已被广泛应用于 家电和仪器中 ,如录音机、摄录像机、光盘驱动器、打印 机、记录仪、扫描仪、CPU 冷却风扇、电动自行车等. 霍 尔电机的工作原理是 :当转子磁场 N 极与霍尔传感器 a 正对时[如图 5 (a) 示 ] ,后者产生霍尔电压 Ua ,使三极 管 T1 导通 ,而三极管 T2 和 T3 截止 ,此时电枢绕组 AX 有电流通过 ,产生电枢磁场 NS 与 SS ,他们和转子磁场 N 与 S相互作用而产生转矩 ,并使转子沿逆时针方向 旋转. 随着转子磁场 N 极轮流与霍尔传感器 a、b、c 相 对 ,产生霍尔电压 Ua 、Ub 、Uc 使三极管 T1 、T2 、T3 导通 , 电枢绕组 AX、BY、CZ 顺序形成阶跃式旋转磁场 NS 和 SS ,它与转子磁场 N 和 S相互作用 ,从而使转子顺着电 枢阶跃旋转磁场的转动方向旋转. 实际使用的霍尔电 机多采用多极转子[如图 5 (b) 示] ,以确保转速平稳 ,电 子换向开关电路较复杂 ,有专用的芯片. 霍尔电机的启 动、调速、正反转和刹车都可通过霍尔电机主控芯片来 完成. 总之霍尔传感器和电子换向开关电路在无刷直 流电机中起到了位置传感和电流换向的作用 ,这种无 机械接触的“电刷”保证了电机无火花和均匀转动 ,因 图 5 霍尔电机原理与结构图 而霍尔电机在高科技产品中得到广泛的应用. 3. 2. 4 霍尔传感器在汽车中的应用 在一辆电子控制系统比较完整的豪华轿车中 ,几 乎可以有 20～30 个霍尔传感器用于下列工作状态的 测量和控制 :在汽车汽缸点火器中作电子断续分电点 火用 ;作汽车发动机转速和曲轴角度传感器 ;作各种自 动门和窗的开关系统 ;作速度表和里程表 ;作防锁死刹 车系统(ABS) 中的速度传感器 ;各种液体液位检测器 ; 作各种用电负载的电流检测及工作状态诊断 ;发动机 熄火检测 ;作自动刹车系统 (替代手刹) 中的速度传感 器 ;作蓄电池充电的电流控制器等. 限于篇幅仅以发动 机点火为例说明. 在电子点火分电盘上装上几个与汽 缸数量相同的磁钢 ,并在磁钢位置相应处装上霍尔开 关传感器 ,当磁钢转到霍尔开关传感器正面时 ,霍尔开 关传感器就输出一个脉冲 ,该脉冲经放大升压后送至 点火线圈 ,于是在点火线圈的次级线圈便产生供发动 机各汽缸火花塞点火用的高电压. 4 大学物理实验中诸物理量的测量 4. 1 位移的测量 在传统的梁的弯曲实验装置中加上霍尔位置传感 03 大 学 物 理 第 21 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved