數(shù)字霍爾開關(guān)：優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用

數(shù)字霍爾開關(guān)是基于半導(dǎo)體的，并且它們的輸出電壓相對(duì)于磁場的變化而變化。這些傳感器將霍爾效應(yīng)傳感元件與電路相結(jié)合，提供數(shù)字開/關(guān)輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于磁場的變化，而無需使用任何移動(dòng)部件?；魻栃?yīng)單元僅限于具有低直流電壓和電流的應(yīng)用。與簧片開關(guān)不同，霍爾效應(yīng)器件包含有源電路，因此它始終吸收少量電流。

數(shù)字霍爾具有高可靠性，可編程為在給定的磁場容差下激活，以滿足精確的傳感要求。

這些傳感器非常適用于洗衣機(jī)和烘干機(jī)等白色家電的高速傳感應(yīng)用。在這個(gè)應(yīng)用中，一個(gè)旋轉(zhuǎn)的16極環(huán)形磁鐵激活霍爾效應(yīng)芯片，每個(gè)通過紅色（北極）段，并通過每個(gè)通過的白色（南極）段停用它，從而產(chǎn)生非常精確的速度信號(hào)。數(shù)字霍爾特別適用于汽車安全應(yīng)用，如安全帶扣夾緊檢測和傳動(dòng)齒輪速度傳感。

圖1：霍爾效應(yīng)速度傳感應(yīng)用圖

模擬/比例傳感器增加穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性

模擬傳感應(yīng)用允許最終用戶獲得磁鐵位置的瞬時(shí)反饋。模擬霍爾開關(guān)具有高精度，高分辨率的比例輸出信號(hào)。 

以前，模擬霍爾測量磁體的磁通密度，并受到應(yīng)用溫度值的極大影響。由于模擬霍爾效應(yīng)技術(shù)近年來已經(jīng)發(fā)展，霍爾效應(yīng)芯片現(xiàn)在測量磁通場的角度而不是傳統(tǒng)的幅度，使其對(duì)溫度變化的敏感性降低。這種改進(jìn)使傳感器能夠在較大的溫度范圍內(nèi)提供更穩(wěn)定的模擬輸出

考慮兩種類型的霍爾，可以選擇用于定制模擬傳感應(yīng)用：

旋轉(zhuǎn)霍爾開關(guān)：優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用

該基于半導(dǎo)體的傳感器相對(duì)于磁場的變化改變輸出電壓。它將霍爾效應(yīng)傳感元件與電路相結(jié)合，提供模擬輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)磁場的變化，而不涉及任何移動(dòng)部件。該傳感器提供兩種輸出選項(xiàng)：模擬或脈沖寬度調(diào)制（PWM）。該器件是可編程的，因此工程師可以將特定的輸出電壓或PWM與精確的旋轉(zhuǎn)度相關(guān)聯(lián)。多個(gè)編程點(diǎn)可在360度旋轉(zhuǎn)下使用。每個(gè)編程點(diǎn)表示對(duì)應(yīng)于給定的磁場角度的電壓或PWM輸出值。這導(dǎo)致相對(duì)于旋轉(zhuǎn)度的比例輸出信號(hào)。

與機(jī)械旋轉(zhuǎn)或電阻膜旋轉(zhuǎn)裝置不同，旋轉(zhuǎn)霍爾不會(huì)經(jīng)歷機(jī)械磨損或改變電阻值。此外，它在高達(dá)+ 105°C的正常工作溫度下非常穩(wěn)定。單位精度為0-360度旋轉(zhuǎn)，0.5 V-4.5 VDC輸出或10-90％PWM占空比。

旋轉(zhuǎn)霍爾正在變得非常流行，用于替換電阻膜或電位計(jì)機(jī)械裝置。它們用于汽車和非公路應(yīng)用，例如檢測發(fā)動(dòng)機(jī)上的EGR閥位置。這些傳感器還可用于檢測器具和白色家電應(yīng)用中的撥盤位置。

圖2：用于洗衣機(jī)控制轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)霍爾開關(guān)

線性霍爾開關(guān)：優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用

線性霍爾類似于旋轉(zhuǎn)霍爾，不同之處在于它們測量磁場的線性運(yùn)動(dòng)而不是旋轉(zhuǎn)。霍爾可編程設(shè)定輸出電壓，該輸出電壓與給定行程距離成比例。輸出選項(xiàng)與旋轉(zhuǎn)霍爾效應(yīng)相同。該傳感器使用單個(gè)霍爾效應(yīng)芯片測量磁性執(zhí)行器的線性運(yùn)動(dòng)和相對(duì)磁通角，最大行程距離為30 mm。這導(dǎo)致相對(duì)于傳感器的精確移動(dòng)的比例輸出信號(hào)。

在將輸出電壓或PWM值編程為對(duì)應(yīng)于致動(dòng)磁體的相對(duì)磁場值之前，傳感器和致動(dòng)器可以放置在應(yīng)用內(nèi)的最終安裝區(qū)域中，現(xiàn)在包括來自附近環(huán)境的所有磁場影響。這允許工程師優(yōu)化應(yīng)用的輸出，因?yàn)榇艌龅娜魏畏至?，機(jī)械公差或疊加公差將包括在編程環(huán)境中。  

線性霍爾通常用作液位傳感器，用于監(jiān)測液位。在該應(yīng)用中，傳感器檢測移動(dòng)浮子的位置，該浮子具有附接到其上的磁體。線性傳感器在更復(fù)雜的設(shè)計(jì)中也是有益的，例如汽車變速器換檔。

本文及其配套文章介紹了開發(fā)需要定制傳感器的最佳磁路的方法。在開始設(shè)計(jì)過程之前，與客戶和OEM制造商一起明確定義整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)始終是明智的。

在需要定制傳感器的電路中，例如復(fù)雜的微處理器控制應(yīng)用，簧片開關(guān)和霍爾提供高度可重復(fù)且可靠的非接觸式技術(shù)。數(shù)字輸出可用于簧片開關(guān)和霍爾開關(guān)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于白色家電和汽車市場。類似地，這兩種類型的傳感器都可以設(shè)計(jì)用于定制模擬應(yīng)用，其中需要高水平的精度和穩(wěn)定性。