- 相關(guān)推薦
霍爾效應(yīng)在汽車傳感器中的應(yīng)用探討論文
作為汽車電子控制系統(tǒng)的重要組成構(gòu)件，傳感器工作性能的優(yōu)化，有利于提高汽車運行時各系統(tǒng)信息采集效率，確保汽車能夠處于穩(wěn)定、高效的運行狀態(tài)。結(jié)合霍爾效應(yīng)的實際作用，汽車生產(chǎn)制造中加強霍爾傳感器的合理使用，有利于降低汽車功耗，減少各種污染源的影響，最大限度地滿足汽車行業(yè)的各類需求。因此，需要擴大霍爾效應(yīng)在汽車傳感器中的實際應(yīng)用范圍。
1霍爾效應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容
所謂的霍爾效應(yīng)，是指垂直于外磁場的電流通過導(dǎo)體時，磁場、電流方向分別與導(dǎo)體垂直的斷面將會形成電勢差的現(xiàn)象。這種電勢差也稱為霍爾電壓[1]�；魻栐韴D如圖1所示。
結(jié)合圖1所示的內(nèi)容，可以對霍爾電壓進行計算。具體的計算公式如下：
式（1）中，霍爾電壓用Vn表示，單位為伏特；穿過導(dǎo)體的電流用I表示，單位為A；垂直于導(dǎo)體的磁感應(yīng)強度用B表示，單位為T；長方形導(dǎo)體高度用d表示，單位為m，電子電荷量用q表示，單位為C，載流子密度用n表示，單位為個/m2。
2霍爾效應(yīng)在汽車傳感器方面的應(yīng)用分析
2.1汽車轉(zhuǎn)速傳感器方面的應(yīng)用
結(jié)合霍爾傳感器的功能特性，可知其輸出電壓與被測量物體的轉(zhuǎn)速之間各自保持獨立性，不存在任何關(guān)系。實際工作中通過轉(zhuǎn)換機制的使用可獲得脈沖信號。滿足實際測量作業(yè)的具體要求。間接地擴大了其在汽車轉(zhuǎn)速器方面的實際應(yīng)用范圍。
汽車轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速過程中被測轉(zhuǎn)子將會在傳感器的作用下引起磁場變化。具體表現(xiàn)在：當(dāng)被測轉(zhuǎn)子穿過霍爾元件周圍的磁場線較為稀疏時，磁場弱；當(dāng)被測轉(zhuǎn)子穿過磁力線較為集中的區(qū)域時，磁場相對較強。結(jié)合這種磁力線分布不同而引起磁場變化的原理，可制成性能可靠的霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器，實現(xiàn)對汽車轉(zhuǎn)速變化的有效測量。霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器處于正常的工作狀態(tài)時，其中的磁力線密度將會發(fā)生變化，傳感器感應(yīng)元件在這些變化磁力線的作用下將會產(chǎn)生一定大小的霍爾電壓，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到交變電信號，并在內(nèi)置電路的作用下逐漸放大信號，最終得到矩形脈沖信號[2]。
霍爾式轉(zhuǎn)速器測量依賴于磁場變化。使用中若遇到非鐵磁材質(zhì)設(shè)備時，需要在被測元件指定的位置處安裝磁鐵物質(zhì)，逐漸改變傳感器使用時周圍磁場，促使物質(zhì)的運動狀態(tài)能夠被霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及時地捕捉到，實現(xiàn)對汽車轉(zhuǎn)速的有效測量。相比光電式轉(zhuǎn)速傳感器，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器具有這些方面的優(yōu)勢：①轉(zhuǎn)速變化不會影響輸出電壓；②可以檢測到1000km/h汽車發(fā)出的信號頻率，使用中的頻率響應(yīng)相對較高；③具有良好的抗干擾性能，測量精度高，不會受到各種環(huán)境因素的明顯干擾。
2.2汽車點火系統(tǒng)方面的應(yīng)用
結(jié)合汽車點火系統(tǒng)的工作原理，可知其正常運行依賴于霍爾信號發(fā)生器。由于其設(shè)計過程中主要采用了霍爾原理，則也將這種點火系統(tǒng)稱為霍爾式電子點火系統(tǒng)。
霍爾信號發(fā)生器的工作原理是：當(dāng)霍爾發(fā)生器同時受到直流電流與磁場的作用時，才會使發(fā)生器中產(chǎn)生電壓信號。在這種信號的作用下汽車系統(tǒng)將會產(chǎn)生點火信號，進而觸發(fā)點火系統(tǒng)。
霍爾發(fā)生器的工作原理圖如圖2所示。轉(zhuǎn)子葉片在永久磁鐵與霍爾發(fā)生器之間發(fā)生動作時，由于此時的磁力線將會被葉片遮擋，致使霍爾元件周圍的磁感應(yīng)強度基本可以忽略不計，不會產(chǎn)生電壓；隨著轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動，當(dāng)其在霍爾發(fā)生器與永久磁鐵之間發(fā)生動作時，此時的磁力線將會在霍爾元件周圍發(fā)生作用，促使霍爾元件周圍的磁感應(yīng)強度逐漸加大，最終輸出了霍爾電壓，為汽車點火控制系統(tǒng)的構(gòu)建提供了參考依據(jù)：汽車發(fā)動機正常工作時，通過轉(zhuǎn)子葉片的不斷轉(zhuǎn)動，將會產(chǎn)生變化的電壓信號，并在內(nèi)部集成電路的作用下得到一定的方波信號。此時的方波信號將作用于點火控制系統(tǒng)，促使系統(tǒng)能夠正常地運行。
2.3汽車位置傳感器方面的應(yīng)用
這種傳感器包含的內(nèi)容豐富，像凸輪軸位置傳感器、加速踏板位置傳感器等，隸屬于汽車位置傳感器的范疇�，F(xiàn)階段霍爾位置傳感器的實際應(yīng)用范圍正在擴大，在汽車位置測量方面取得了良好的作用效果。
汽車中霍爾型節(jié)氣門位置傳感器主要是由磁體與霍爾元件組成的。該傳感器正常工作時與節(jié)氣門軸相連，隨著節(jié)氣門的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。若節(jié)氣門打開時，其附著的磁體將會處于轉(zhuǎn)動的工作狀態(tài)，致使霍爾元件周圍的磁通量發(fā)生變化，進而產(chǎn)生了變化的電壓信號。在可靠的設(shè)計方案支持下，可以使霍爾元件磁鐵變化中霍爾電壓以線性方式逐漸地變化，最終實現(xiàn)了節(jié)氣門開度測量�；魻柺焦�(jié)氣門位置傳感器正常工作時主要采用的是無接觸方式，成本低，長期使用中性能狀況良好、測量精度高、故障發(fā)生率低、具有可靠的系統(tǒng)輸出信號，客觀地決定了其在汽車生產(chǎn)制造中的廣泛使用。
3結(jié)束語
綜上所述，霍爾效應(yīng)在汽車傳感器應(yīng)用中取得了良好的作用效果，有利于延長傳感器的使用壽命，推動傳感器技術(shù)的快速發(fā)展。同時，結(jié)合未來汽車行業(yè)的實際發(fā)展要求，應(yīng)注重強抗干擾性、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點的霍爾傳感器的有效使用，實現(xiàn)汽車各系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)工作性能的不斷優(yōu)化，保持汽車正常使用的高效性，增強傳感器長期工作中的性能可靠性。
參考文獻
[1]印友軍.基于霍爾原理的非接觸式位置傳感器的研究與應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2012：3-5.
[2]李閃，周軍.霍爾傳感器在汽車電子中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機，2011，（03）：64-65.
【霍爾效應(yīng)在汽車傳感器中的應(yīng)用探討論文】相關(guān)文章：
無線傳感器在智能家居上應(yīng)用設(shè)計的探討論文07-04
探討汽車電子技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展方向論文07-04
虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探討論文07-04
基于乘用車消費中的股票財富效論文07-03
我國電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探討的論文07-04
汽車廣告文化在汽車營銷中運用的論文07-04