怎么辨别霍尔传感器输出信号元器件的信号

电动车电机中有霍尔和无霍尔有什么区别?请详细介绍一下电动车的霍尔传感器 —114电动车
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电动车电机中有霍尔和无霍尔有什么区别?请详细介绍一下电动车的霍尔传感器
&霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础
&霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 &霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 &
l 有霍尔型是通过电机的霍尔型号来判断当前电机运动的状态,然后控制器根据霍尔所采集的信号再控制控制器的三相输出来给电机供电,让电机持续正常的工作。
l 无霍尔型的是电机无霍尔传感器,控制器通过电流采集来判断电机当前的运动状态,然后控制控制器输出来给电机供电,让电机争产工作。
l &有霍尔型电机和控制器在使用时稳定,启动时扭矩大,无异响。
l &无霍尔型电机和控制器在使用时因技术问题,目前还不是很稳定,特别是在起步阶段,稳定性差,动力不够。
在电动中有多处利用了霍尔传感器,如调速转把,刹把,以及无刷电机中等,
调速转把 :
& & & & 调速转把顾名思义是电动车的调速部件,这是一种线性调速部件,样式很多但工作原理是一样的。它一般位于电动车的右边,既骑行时右手的方向,电动车转把的转动角度范围在0&30度制之间。
电动车刹把 :
& & & & 转把信号是电动车电机旋转的驱动信号,刹信号是电机停止转动的制动信号。电动车标准要求电动车在刹车制动时,控制器应能自动切断对电机的供电。因此电动车闸把上应该有闸把位置传感元件,在有捏刹车把动作时,将刹车信号传给控制器,控制器接受到刹车信号后,立即停止对电机的供电。
无刷电机:
& & & & 现在的电动助力车 ,一般都采用如下三种电机:高效低速稀土永磁直流无刷电机、 高效低速永磁直流有刷电机、 高效高速稀土永磁直流有刷电机。
& & & & 直流电机在转动过程中 ,绕组中的电流要不断地改变方向 ,以使转子向一个方向转动。其中 ,有刷电机是采用电刷与换相器通过机械接触的方式进行换相的;而无刷电机则是通过hall-sensor检测出绕组实时运转位置的信号 ,再通过微处理器或专用芯片对采集的信号进行处理 ,并实时控制相应的驱动电路对电机绕组进行控制。由于无刷电机的换相是通过传感器及相关电路进行的 ,所以这种电机没有电刷与换相器的机械接触与磨损 ,不需要经常换电刷等易损器件 ,从而可有效提高电机的使用寿命 ,减少维修费用。
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document.write('怎样判断载流子类型根据霍尔效应的电流、电压、磁场方向和载流子所受洛伦兹力方向,判断霍尔元件载流子类型集材料类型_百度作业帮
怎样判断载流子类型根据霍尔效应的电流、电压、磁场方向和载流子所受洛伦兹力方向,判断霍尔元件载流子类型集材料类型
根据霍尔效应的电流、电压、磁场方向和载流子所受洛伦兹力方向,判断霍尔元件载流子类型集材料类型
用左手定则若是P型,载流子带正电荷(空穴),让磁场穿过掌心,四指指向载流子运动方向,大拇指指向的地方应该是电势高的那个面否则,应该是N型,载流子带负电荷.
这补充得我很绝望呀...不就是通过测霍尔效应的电流方向判断载流子类型的么...
用右手定则,假设为正电荷导电,右手四指指向载流子运动方向并向磁场方向弯曲,拇指方向为电压正方向(如果拇指向上,则说明下表面高电势,上表面低电势,正方向为下——上),并用电压表测量上下表面的电压(电压表正负极要与拇指指向相同,上例中即电压表正接下表面,电压表负接上表面)看电压的正负,如果为正则与假设相符(空穴导电,P型半导体),如果为负说明是电子导电(电子导电,N型半导体)。...
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基于霍尔磁环组合技术的新型角度传感器研究
【来源/作者】中国计量报 【更新日期】 16:13:52
目前,市场上出现了不少磁电角度传感器,尽管在抗震、防摔上有优势,但其结构和制造工艺均比较复杂,而且分辨力和准确度比较低,无法满足当前控制系统对角度传感器日益增长的准确度要求。为了提高角度传感器测量分辨力和准确度并实现绝对式检测,本文将对磁电式角度传感器进行研究。本文所论述的角度位置检测方法是将简易型检测元件(霍尔磁环组合)发生的电压信号经过主控芯片进行信号处理,然后通过查表方式从中提取出转子的绝对轴角位置信号。结果表明,这种角度位置检测技术能够实现13位分辨力以上的轴角位置输出。
二、磁电式角度位置检测技术研究
1.信号发生方案
本文研究的角度传感器分为信号发生和信号处理两部分。信号发生部分主要由与转子同轴的单对极磁环和均匀分布在磁环周围的6个霍尔元件构成,其结构图如图1所示。运行过程中,磁环随着转子旋转1周,6个霍尔元件就输出一组相位各异的电压信号。在1周内,转子(磁环)的轴角位置对应着唯一的电压组合。因此,信号处理部分只需通过检测上来的电压组合,和事先标定(校准)的数据表进行查表就能确定转子的绝对轴角位置。
之所以在角度传感器信号发生方案中采用差分结构,是由于在信号发生部分不可避免地存在机械装配误差,霍尔元件也存在零点漂移,引入机械误差和零点漂移后,霍尔元件的输出电压信号可以表示为
Va=(1+ε)Vpsinθ+Δα(1)
式中:Va——霍尔元件的输出电压;ε——振幅变化系数;Vp——霍尔元件输出电压的峰值;θ——机械轴角度;Δα——零点漂移量。
&CTSM&图1信号发生部分结构图&/CTSM&
采用差分结构后能够有效消除信号发生部分输出电压信号中由于机械误差和零点漂移带来的信号误差,提高原始电压信号的质量。下面以图1结构中的A相电压信号为例进行说明,A相电压信号是图1中霍尔元件A+和A-输出电压信号差分计算的结果,具体计算分析如下:
式中:——霍尔元件A+输出的电压信号,V;——霍尔元件A-输出的电压信号,V。
将和叠加可得
由上述差分计算分析可知,信号发生方案采用差分结构后,输出的电压信号中由于机械装配偏差和霍尔元件的零点漂移带来的信号误差被有效消除,同时也使输出电压信号的幅值比差分前扩大了1倍, 利于提高角度传感器的准确度。
2.信号处理方案
基于查表方式的信号处理算法是一种新型信号处理算法,该算法的基本思想是:首先通过校准系统,利用曲线拟合的原理,将轴旋转1周的机械角度0°~360°与在此过程中输入信号处理部分的电压信号的AD值之间一一对应的关系制成数据表,按一定的顺序存储在信号处理芯片的ROM中的固定地址中,作为角度传感器在信号处理过程中查表计算的数据基准。所以,在角度传感器工作时,只需要对输入的电压信号进行判断,计算出此时轴角位置值的存储地址,然后直接从ROM中读出二进制码输出, 只存在简单的计算过程,这样就降低了处理芯片的运算量和对芯片的性能要求,从而大大提高信号处理速度、降低信号处理部分的成本,而且利用该算法可以使角度传感器实现绝对式轴角位置输出。
根据基于查表方式的信号处理算法原理,用来进行角度判断的电压信号的线性度越好,角度传感器角度位置输出的准确度越高,增加输出电压的相数可以对一个周期函数区间划分的更细,进而提高用于角度判断的电压信号的线性度,提高传感器的准确度。理论上,输出电压的相数越多,传感器的准确度就越高,但是输出电压的相数越多,对信号处理的硬件要求越高,并且信号发生部分的制作难度越大。
信号发生部分输出6路电压信号经差分处理后的三相电压信号曲线理论波形如图2所示。
&CTSM&图2三相电压信号理论波形图&/CTSM&
从三相信号曲线特征可以分析出,在360°信号周期内,对于单相信号(如Va)的某一电压值对应两个不同的角度值,即单相信号和角度在一个周期内并非呈单一映射关系, 不能有效进行全周期角度的唯一判定。如果将信号周期360°划分成多个子区间(如0°~90°、90°~270°、270°~360°),在各子区间内,信号值和角度位置值呈单射关系。因此通过三相信号进行联合判定,可构建出电压和角度位置的关系,根据电压信号分区间进行角度位置值的判定。因此对霍尔元件感应的磁场信号和转子的角度位置信息同时进行采样得到两个数据集合,建立起两个数值集合之间一一映射关系,则可根据霍尔电压信号查表得到当前角度位置值。
在每个采样计算周期内,主控芯片的6路高速AD触发采集1次6路霍尔信号。本文采用的主控芯片选用日本NEC的V850系列upf3452芯片, 其内置AD分辨力为12位。经差分处理得到三相信号曲线后,将三相信号的一个信号周期(0~2π)分为12个区间。每次采集完信号后, 主控芯片可以立即完成区间判断和查表,通过映射关系, 直接确定转子的即时绝对轴角位置,不存在延时滞后,实现了角度位置的实时检测。
本文查表区间和查表方式的确定如下:
第一象限内A相与C相在30°处相交,可以看出,在0°到30°区间内,3条曲线中A相的线性度最好,电压值占第一象限最大电压值50%(sin30°), 另两相电压绝对值在此区间内的取点数各占各自一个象限的36%(sin60°-sin30°)和12%(1-sin60°),所以在此区间用A相信号作为查表相信号Va,用A相标定的数据查表获得的准确度最高。其他区间的查表方式判定与此类似。
统观所有区间, 要在某一个角度上确定查表方式,只需判断出三相输出电压绝对值的最小值,按最小值所在相的标定数据查表。
三、角度位置检测的分辨力理论值分析
如果AD芯片位数(分辨力)为n位,则模拟信号值从0变化到+Vmax,反映在数字量上为从0变化到2n-1。因为在[0,30°]上用A相查表,所以此区域AD数字量变化量为从0变到2n-1×sin30°。在一个周期(360°)上,分成了12个小区间分区域查表,因此分辨力的近似计算公式为
p=12×2n-1×sinθ(5)
式中:p——分辨力(p/r);n——AD芯片位数;θ——子区间的角度范围,理论上为30°。
可以求出此时的理论输出分辨力为p=12288p/r,即采用传感器角度位置检测方案能实现13.5位分辨力的轴角位置检测。
四、结束语
本文提出了一种基于校准原理的新型角度传感器绝对编码细分算法, 消除机械装配偏差和霍尔元件的零点漂移带来的信号误差。采用高精度检测仪器构建出初始信号和标准角度之间高精度映射关系,根据初始信号分区间进行查表快速得到绝对式轴角位置输出。分析结果表明,该算法可以实现13.5位分辨力的轴角位置检测,通过提高模数转换器AD的分辨力后,可以进一步提高该角度传感器的分辨力和准确度。
【关键词】磁电式, 研究, 理论值, &
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