霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器及其在交通運輸業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器使用磁場代替機械電刷或表盤，專用于測量運動部件的角位置。這種產(chǎn)品采用具有磁性偏置的霍爾效應(yīng)集成電路 (IC) 來檢測工作范圍內(nèi)的執(zhí)行器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動。原理是執(zhí)行器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)使得磁鐵相對IC的位置發(fā)生改變，并導(dǎo)致磁通密度改變，這種改變最終被轉(zhuǎn)換為線性輸出。

 

本系列傳感器采用了固態(tài)霍爾效應(yīng)技術(shù)，可進行非接觸式運轉(zhuǎn)。傳感器的內(nèi)部應(yīng)用磁場代替了電位器中的機械電刷或接觸刷，而后者在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的摩擦往往會降低設(shè)備使用壽命。因此，本產(chǎn)品系列采用的非接觸式磁性霍爾效應(yīng)技術(shù)大幅降低了機械磨損和執(zhí)行器扭矩，從而延長了設(shè)備的使用壽命。

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器適用于多種交通運輸業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的嚴苛應(yīng)用，并極具成本效益。

 

交通運輸業(yè)應(yīng)用

 

踏板位置傳檢測

 

在一些重型或其他種類的車輛中，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用來代替油門拉索。比如，霍尼韋爾RTY系列霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可安裝在踏板一側(cè)，用來測量踏板被下壓的幅度。隨著駕駛者踩踏板的力增大，踏板下壓的幅度也相應(yīng)增大，向發(fā)動機輸送的空氣和燃料也就更多，車輛就會提速。當駕駛者松開踏板時，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器會感應(yīng)到踏板位置的變化，并向發(fā)動機發(fā)送信號來減少流過節(jié)流板的空氣和汽油，車輛就會減速。

 

拉索會產(chǎn)生過度拉伸或銹蝕等問題，潛在地增加了維護和再校準負擔。使用傳感器代替拉索將優(yōu)化發(fā)動機控制系統(tǒng)的響應(yīng)，從而減少了車輛排放、提高了可靠性、并防止車輛過重?？偟膩碚f，電子線控系統(tǒng)相比舊式的線纜連接系統(tǒng)更加安全也更加經(jīng)濟。

 

 

霍尼韋爾RTY系列旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于踏板位置傳感。
圖片來源歸屬：© 2012年霍尼韋爾國際公司

 

客車和卡車的懸架位移/跪傾位置檢測

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于客車或重型車輛的高度系統(tǒng)來感應(yīng)懸架系統(tǒng)的位置變化?？蛙嚨墓騼A系統(tǒng)可使其上部結(jié)構(gòu)位置降低，方便乘客上車?；魻栃?yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可同時用在系統(tǒng)的操作端和執(zhí)行端上：一個位置傳感器用來檢測操縱桿的位置，第二個傳感器部署在懸吊臂或懸吊臂連接裝置上來檢測車輛高度。

 

精確的位置傳感能保證車輛處于符合應(yīng)用系統(tǒng)所要求的高度上，從而方便了上下車輛。大型載重拖車也同樣可以使用霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器來檢測拖車車廂的高度，以優(yōu)化入庫流程。

 

 

旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于客車懸架系統(tǒng)位移傳感。

 

快艇傾斜/吃水差位置檢測

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于檢測快艇的傾斜/吃水差狀況。本系列傳感器能精確地報告推進器的角位置，幫助駕駛者避開危險并提升船體性能。

 

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于快艇推進器傾斜/吃水差位置傳感。

 

工業(yè)應(yīng)用

灌溉中樞控制

 

規(guī)模農(nóng)業(yè)使用的灌溉噴灑系統(tǒng)是霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器另一項新奇的應(yīng)用。本系列傳感器能檢測灑水裝置在進行灌溉作業(yè)時的角度范圍，從而確認裝置正在定向噴灑還是360度噴灑。這能幫助農(nóng)場主們減少水量消耗，提高作物產(chǎn)量。

 

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于檢測灌溉設(shè)備轉(zhuǎn)向角度。

 

閥門位置檢測

 

本系列傳感器可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)加工過程中的閥門控制。油田、核電站、食品加工廠和飲料生產(chǎn)廠家都需要對閥門位置進行檢測，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用在各種大型和小型閥門上進行位置檢測，幫助工作人員確認閥門開關(guān)狀態(tài)以及打開幅度的大小。

 

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于檢測閥門位置。

 

暖通空調(diào)系統(tǒng) (HVAC) 擋板控制

 

供暖、通風和空調(diào)系統(tǒng)可使用旋轉(zhuǎn)位置傳感器來幫助控制擋板。處于打開狀態(tài)的擋板既有可能把室外的冷空氣送入室內(nèi)，也有可能在室內(nèi)開窗的情況下向室內(nèi)輸送暖氣/冷氣，這兩種情況都會降低系統(tǒng)效能，并增加取暖/制冷的成本。旋轉(zhuǎn)位置傳感器和溫度傳感器搭配使用，能幫助樓宇管理者更好地控制HVAC系統(tǒng)，有效減少運轉(zhuǎn)費用。

 

 

霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用于控制HVAC擋板。
圖片來源歸屬：© 2012年霍尼韋爾國際公司

 

設(shè)計工程師在選擇霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器時應(yīng)考慮那些優(yōu)勢？

 

 

• 可靠性和長使用壽命：傳感器集成電路包括調(diào)節(jié)電路、保護電路和永磁體，須采用符合防護等級IP67的堅固封裝。這對在嚴苛環(huán)境中使用的設(shè)備來說是不可或缺的。

   

• 經(jīng)實踐檢驗的長使用壽命：霍尼韋爾的RTY系列霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器的設(shè)計壽命是一千五百萬次循環(huán)，這得益于它良好的軸承設(shè)計和相關(guān)的IC組件?；裟犴f爾已經(jīng)通過測試證明了該產(chǎn)品一千五百萬次的使用壽命，免去了客戶自己進行測試的麻煩。

   

• 集成連接器：集成連接器的重要性體現(xiàn)在兩個方面：1)更小的尺寸：集成連接傳感器比依賴引線連接的傳感器的整體封裝尺寸要小，因此開發(fā)人員可設(shè)計出尺寸更小的整體系統(tǒng)封裝樣式；2)更長的壽命：引線會出現(xiàn)過度拉伸、磨損、被咬壞或卷曲等狀況。而集成連接器傳感器無需使用引線，因此更耐用。

   

• 抗電磁干擾/電磁兼容：不同頻率的無線電波可能干擾電子器件。霍尼韋爾產(chǎn)品采用汽車級EMI/EMC防護，可以有效避免傳感器在使用過程中受到電磁干擾。

   

• 集成反極性保護：霍尼韋爾的RTY系列集成反極性保護，防止安裝錯誤（例如可能引起短路的正負極反接）造成損壞。

   

• 標準化的輸入輸出 (IO)：工業(yè)標準AMP連接器、32毫米安裝間距、通用引腳樣式、緊湊封裝簡化了插入替換過程，因為安裝間距、輪廓和引腳樣式都與現(xiàn)有設(shè)備兼容。

   

• 多種工作范圍：多種測量工作范圍為設(shè)計工程師提供了通常應(yīng)用中所需的量程分辨率，并可承受一定的超量程測量作業(yè)。

   

• 靈活性：具有低電壓和高電壓型號，涵蓋了4.5 Vdc到30 Vdc的輸入電壓范圍，實際應(yīng)用較為靈活。

 

作者簡介：

Chris Gottlieb是霍尼韋爾傳感與控制部位置解決方案產(chǎn)品線高級全球產(chǎn)品經(jīng)理，擁有密西根迪爾伯恩大學機械工程碩士學位以及密西根大學羅斯商學院工商管理碩士學位。