浅谈磁电式与霍尔式速度传感器在汽车上的区别

浅谈磁电式与霍尔式速度传感器在汽车上的区别 魏冬至,张梅红 (郑州交通职业学院,河南 郑州 450062) 摘 要:文章针对应用较广的磁电式传感器和霍尔式传感器展开论述,分别介绍了两者 的工作原理和区别。 关键词:传感器;霍尔元件;霍尔电压 中图分类号:S852.43 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2007)07-0051-02 1 前言 磁电式传感器与霍尔式传感器是汽车上常用来 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 车速和 转速的信号,在应用中,二者的作用也基本相同,在有些地方,如 检测曲轴位置时,二者也可以互换,那么二者在汽车应用上到底 有什么不同呢? 2 磁电式和霍尔式传感器的工作原理 2.1 磁电式传感器的工作原理 磁电式传感器是利用电磁感应远离工作的,即:当闭合回路 中的磁通量发生变化时,回路中就产生感应电动势,其大小与磁 通量的变化率有关,即: E=-Nd! dt 式中:E:感应电动势; N:导电回路中线圈的匝数; d! dt :穿越线圈磁通量的变化率。 通过改变d!/dt就可以改变感应电动势 E的变化,而在实际 应用过程当中,改变 d!/dt的方式有 3种,即移动线圈、移动磁铁 或改变磁阻,与之对应的分别称为动圈式磁电传感器、动铁式磁 电传感器及磁阻式磁电传感器。而在汽车上应用最广的是磁阻 式磁电传感器。下面以磁阻式磁电传感器为例来讲磁电式传感 器在汽车上的应用情况。 磁阻式磁电传感器在汽车上的应用可以用来检测发动机转 速和车轮转速,一般由传感头和齿圈组成,而传感头主要由永磁 体、磁极和感应线圈组成。其结构见图1。 当齿圈的齿隙与传感器的极轴端部相对时,极轴端部与齿圈之 间的空气间隙最大,磁阻也最大,通过感应线圈的磁通量最小。 而当齿圈的齿顶与传感器的极轴端部相对应时,极轴端部 与齿圈之间的空气间隙最小,磁阻也最小,通过感应线圈的磁通 量最大。 当齿圈随同车轮转动时,齿圈的齿顶和齿隙就交替地与传 感器极轴顶部相对,传感器感应线圈周围的磁场随之发生强弱 交替变化,在感应线圈中就会感应出交变电动势,其频率与齿圈 的齿数和转速成正比,产生的波形图见图2。 2.2 霍尔式传感器的工作原理 霍尔式传感器也是由传感头和齿圈组成,但其传感头由永 磁体、霍尔元件和电子电路等组成。 2.2.1 霍尔元件的工作原理 霍尔元件的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 一般是指某些半导体材料如砷化锢(InAs)、 锑化锢(InSb)、砷化镓(GaAS)、锗(Ge)等,若将其置于一磁场中, 当在与磁场垂直的方向上加上一控制电流,则在与磁场垂直的方 向上会产生霍尔电压,这一现象是由一名叫霍尔的德国工程师发 现的,因此称之为霍尔效应。 霍尔元件产生的霍尔电压U 的大小为: U=IB neod 式中:I:控制电流,A; eo:带电粒子的电荷,eo=1.6×10-19C; B:磁感应强度,T; d:半导体的厚度,mm; n:电子浓度。 2.2.2 霍尔车速传感器的工作原理 如图 3(a)所示,当齿圈转到两个齿都与霍尔元件对正时,永 磁体传到霍尔元件的磁力线分散,磁场较弱,输出的霍尔电压较 小;如图3(b)所示,当齿圈转到一个齿与霍尔元件对正时,永磁体 传到霍尔元件的磁力线集中,磁场较强,输出的霍尔电压较大。 齿圈转动过程中,使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变 化,从而引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一准正弦波电压, 此信号由电子电路转换成 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中的脉冲电压。 齿圈 电缆 永磁体 外壳 感应线圈 极轴 图2 磁电式转速传感器波形图图1 磁电式转速传感器结构 a t(s) b Us 齿圈 磁体 磁体 霍尔元件 霍尔元件 齿圈 图3 霍尔传感器工作原理 (a) (b) (下转第53页) 科学之友 FriendofScienceAmateurs 2007年 07月B 51- - 3 磁电式和霍尔式传感器的区别 3.1 工作原理的区别 在汽车工程领域,磁电式传感器主要用于转速的测量,由磁 电式传感器的原理式E=-Nd! dt 可知,当转速较慢时,由于d! dt 比 较小,因此输出变量也很小,由此可见磁电式传感器不适用于很 小车速的测量,即磁电式传感器的低速特性不好。所以磁电式传 感器多用于发动机转速 /上止点位置传感器上。 由霍尔原理可知,霍尔传感器的输出电压 U与被测物体的 运动速度无关,因此它的高、低速特性都很好,若用其测量物体 的转速,其下限速度可以接近于 0,上线速度从理论上讲可以不 受限制,即它可以满足工程中各种运行速度的测量。正因为如 此,汽车上的车速传感器大多采用霍尔式传感器。 3.2 优缺点不同 3.2.1 磁电式传感器的优缺点 磁电式轮速传感器结构简单、成本低,但存在下述缺点:一是 其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢,其输出信号 低于1V,电控单元就无法检测;二是响应频率不高。当转速过高 时,传感器的频率响应跟不上;三是抗电磁波干扰能力差。目前,国 内外ABS系统的控制速度范围一般为15km/h～160km/h,今后要 求控制速度范围扩大到8km/h～260km/h以至更大,显然磁电式 轮速传感器很难适应。 3.2.2 霍尔轮速传感器的优缺点 霍尔轮速传感器具有以下优点:其一是输出信号电压幅值不 受转速的影响;其二是频率响应高,其响应频率可高达20kHz,相 当于车速为1000km/h时所检测的信号频率;其三是抗电磁波干 扰能力强。 间距选择在略小于振捣半径时,振捣效果较好,气泡易于排出。 ④混凝土分层程度对振捣效果也有较大的影响。分层越厚,排出 气体的行程越长,不利于气体的捧出。分层较薄则增加 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 难度 易过振。插入式振捣器一般分层厚度为振捣棒头长度的 0.8倍。 平板振捣器分层厚度不易大于 20cm。⑤振捣方法,即振捣器的 插入和拔出的速度。插入速度要快,拔出速度要放慢,并使混凝 土内气体从底层逐渐赶到表层最后排出。若插入速度较慢,拔出 速度较快,则一旦上层混凝土已密实,下层混凝土气泡不易排 出,并且易造成拔出时,下层混凝土排出的气泡带到上层混凝 土,不能充分排出,造成上层混凝土中气泡较多,同时振捣棒的 位置不易被混凝土填充密实,形成空隙。 2.4 模板因素 在混凝土施工过程中,较多使用无吸水性的钢模板。为了便 于脱模,表层涂刷脱模油,如机油等。混凝土中的自由水和气体 在振捣力的作用下,向上和向两侧走动,一部分吸附在钢模板 上。钢模板上脱模油较厚时,对自由水和气泡有一定的吸附力, 不易使自由水和气体彻底排出,最终形成表面气泡。同时,模板 清洁不够,存在残留水和积油现象,也可产生水泡和油泡而出现 气孔。此外,在结构的反倒角部位,气泡不易排出,易形成气泡。 3 预防措施 (1)从混凝土基本材料质量入手,严格控制集料级配。粗集 料宜选用连续级配碎石,细集料宜选用 I区中砂,控制针片状含 量。选用优质的水泥和外加剂,并进行化学分析,观察其对混凝 土含气量的影响,择优选取。 (2)选取合适的砂率、水灰比和单位用水量。粗细集料之间应 形成密实的骨架结构,水泥用量不易过少,以便骨料空隙能被水泥 浆填充密实;用水量不易过大,以免产生过多的自由游离水,同时 也要考虑用水量对混凝土流动性能的影响,尽量考虑采用高效外 加剂,使用水量减少并可增加混凝土的流动性,便于气泡排出。 (3)适当延长混凝土的拌和时间,使混凝土拌和均匀,拌和设 备宜选用强制式大型搅拌机,在混凝土运输和浇筑过程中也要避 免其离析。 (4)模板方面控制。当使用钢模板时,要使钢模板表面清洁、 光滑、干糙。涂油要均匀、要薄,不可过厚或积油,脱模剂采用机 油时,如掺加滑石份效果会好些。 (5)振捣方面控制。选用适宜类型和功率的振捣器,并根据 所选用的振捣器,在满足规范施工要求的前提下,进行合理的分 层。选用合适的振捣间距,并根据混凝土的性能控制每单点的振 捣时间,避免振捣不足或过振,振捣时应快插慢拔。 作者简介:陈雄冬,男,1974年 11月出生,浙江金华人,2000年 7 月毕业于同济大学交通土建工程专业,工程师。包益明,男,1964 年 11月出生,浙江金华人,2003年 12月毕业于长沙理工大学交 通工程(路桥)专业,工程师。 (上接第51页) OntheSurfacebubbleofConcrete ChenXiongdong,BaoYiming Abstract:Bubblesoftheconcretesurfaceisthecommondisadvantageofconcretestructure.Thispaperanalyzesthemechanismofits appearanceandprovidessomepreventionmeasures. Keywords:surfacebubble,concretestructure,mechanism TheMagnetoelectricityTypeandtheHoreTypeSpeedsSpreadthe FeelingMachineinTheDifferentiationontheAutomobile WeiDongzhi,ZhangMeihong Abstract:Withautomotiveelectroniccontroltechnology,measuringvehiclespeedandthespeedofthesensoroperationandhygiene, Basedonthebroaderapplicationofmagnetic-electricsensorsandsensorHallexpositionintroducedtheworkofthetwoprincipleand distinction. Keywords:Sensors;Hallelement;Hallvoltage 科学之友 FriendofScienceAmateurs 2007年 07月B 53- -