Бесконтактные датчики на основе элементов Холла

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Элемент Холла – это магниточувствительный датчик, представляющий собой сложную полупроводниковую структуру с четырьмя выводами.

Рисунок 48. Датчик Холла

Принцип работы датчика:

Если через токовые выводы, расположенные на разных концах, пропустить ток определенной величины, то при действии магнитного поля силовые линии индукции, которые направлены перпендикулярно плоскости кристалла, на второй паре выводов возникает ЭДС Холла, прямо пропорциональная величине индукции.

Вольт-веберная характеристика (ВВХ) такого датчика имеет вид:

Ех = (0, 5÷ 0, 6) В на 1 Тл; Iр до 10 мА.

Бесконтактные датчики на основе элементов Холла применяются в качестве первичных датчиков в датчиках тока, напряжения, датчиков угла поворота и частоты вращения, в качестве бесконтактных концевых выключателей и т.д.

Принцип построения двоичного датчика с элементом Холла

Рисунок 49. Структурная схема двоичного датчика с элементом Холла

В структурную схему входят элемент Холла, дифференциальный усилитель, компаратор с гистерезисом и выходной каскад в виде транзистора с открытым коллектором.

Конструктивно такие датчики выпускаются в виде микросхемы с тремя выводами в пластмассовом корпусе стандартного маломощного транзистора.

В зависимости от реакции на воздействие внешнего магнитного поля датчики разделяют на униполярные и биполярные.

Униполярные датчики – это датчики, в которых уровень выходного напряжения зависит от индукции одного знака и направления.

Биполярные датчики – это датчики, в которых уровень выходного напряжения зависит от величины и направления индукции.

а) б)

Рисунок 50. а) Вольт-веберная характеристика униполярного датчика

б) Вольт-веберная характеристика биполярного датчика

Рабочие характеристики бесконтактных датчиков на основе элементов Холла

Характеристики	Uпит, В	Uном, В	Iпотр, мА	Всраб, мТл	Вотп, мТл	tвкл/tоткл, мкс	t, º С
Тип дат чика	К1116КП3	5÷ 16	с ОК 15÷ 16		не более	не менее	0, 2/0, 5	-45÷ +125
К1116КП4	5÷ 12	Встроенный нагрузочный резистор	7, 5	+ 30	- 30	1/1	-10÷ +70

Выход таких датчиков легко согласуется с ТТЛ логикой и логикой КМОП.

Многие типы таких датчиков выпускаются в виде законченной конструкции для использования в датчиках частоты вращения, угла поворота, положения и т. д. Такая конструкция имеет вид П-образной системы: с одной стороны размещен датчик Холла, а с другой постоянный магнит. Это щелевые датчики.

П-образная магнитная система представлена на рисунке:

Рисунок 51. Датчик Холла в качестве щелевого датчика

Если зазор большой, то индукция рассеивания маленькая. Поэтому датчик Холла не сработает. Но если в зазор поместить магнитопровод, то зазор уменьшится, соответственно, значение индукции увеличится и датчик Холла сработает.

Датчики аналоговых сигналов

Выходной сигнал аналоговых датчиков перед вводом в контроллер требует преобразования из аналогового вида в цифровой. Эту задачу выполняют специальные блоки – АЦП. На вход подается непрерывная функция Uвыхmax = Uвхmax = 5 В, на выходе двоичный код.

Существует множество АЦП, которые различаются:

1) По способу исполнения АЦП бывают автономными – в виде отдельной микросхемы и встроенными в микроконтроллер.

В автономных кроме выходных сигналов АЦП к контроллеру подключается несколько линий управления режимом работы АЦП. Для работы такого АЦП нужна специальная программа.

Управление встроенным АЦП осуществляется на уровне специализированных регистров управления.

2) По принципу преобразования АЦП бывают последовательного счета (последовательные АЦП) и поразрядного кодирования (параллельные АЦП).

3) По быстродействию АЦП бывают:

· Сверхбыстродействующие (10 нс÷ 100 нс)

· Быстродействующие (100 нс÷ 10 мкс)

· Относительно медленные (10 мкс÷ 100 мкс)

4) По погрешности преобразования. Она зависит от разрядности выходного двоичного кода.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒