相比，霍爾效應(yīng)開關(guān)具有可靠、耐用、簡單、尺寸小和重量輕的優(yōu)勢。

圖 10.采用充氣隔膜的液位感測技術(shù)。  

轉(zhuǎn)鼓檢測

霍爾效應(yīng)傳感器 IC 能滿足各種轉(zhuǎn)鼓感測的需要，如速度、方向和皮帶斷裂檢測。

將磁體裝到轉(zhuǎn)鼓上，再使用固定的霍爾開關(guān)，就能制造簡單的旋轉(zhuǎn)指示器。每當(dāng)轉(zhuǎn)鼓完整旋轉(zhuǎn)一次后，開關(guān)就會發(fā)送一個數(shù)字脈沖。該信號可用于指示轉(zhuǎn)鼓是否在旋轉(zhuǎn)，微處理器還能用它計算速度。如果需要提高轉(zhuǎn)鼓位置的精度，可使用差分霍爾效應(yīng)傳感器（如 A3425）和齒輪結(jié)構(gòu)，如圖 5 所示。更精密的反向偏壓霍爾效應(yīng)傳感器（如 A3423）能提供轉(zhuǎn)鼓速度信息并進(jìn)行方向檢測。

除感測轉(zhuǎn)鼓的位置、速度和方向外，還能檢測皮帶斷裂故障。例如，如果烘干機(jī)的皮帶斷裂時，烘干機(jī)內(nèi)的加熱元件未關(guān)閉，那烘干機(jī)停轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致衣服著火。圖 11 顯示了可檢測斷裂皮帶的電路，它采用了一個裝有磁體的轉(zhuǎn)鼓和一個固定霍爾開關(guān)。在該電路中，中央節(jié)點會以 R1C1 對確定的速度充電。當(dāng)磁體經(jīng)過霍爾開關(guān)時，IC VOUT 信號會經(jīng)過高-低-高轉(zhuǎn)換。VOUT 信號的上升沿會暫時打開晶體管 Q1，使中央節(jié)點放電。斷裂的皮帶會使轉(zhuǎn)鼓停止旋轉(zhuǎn)，以防止出現(xiàn)上升沿轉(zhuǎn)換。這能確保中央節(jié)點自由充電。當(dāng)中央節(jié)點達(dá)到啟動復(fù)合晶體管對的電壓時，電路輸出會切換至數(shù)字低信號，以顯示皮帶斷裂故障。

圖 11.采用簡單霍爾開關(guān)的斷裂皮帶檢測電路。  

電動機(jī)控制

霍爾效應(yīng)傳感器 IC 能以可靠和簡單的方式監(jiān)測電動機(jī)的電流，以進(jìn)行有效的控制和保護(hù)。電動機(jī)的電流消耗與其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩成正比。因此，控制電動機(jī)的速度和外加力的典型方法是，向微處理器反饋其電流消耗的測量值。然后微處理器會計算是要對電動機(jī)施加更多還是更少的電流，以達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速?；魻栃?yīng)傳感器 IC 能直接以串聯(lián)方式與電動機(jī)（或任何電感負(fù)載）一起放置，因為它們有電阻極低的銅引線框架。

傳統(tǒng)的技術(shù)會利用在電動機(jī)控制組件的接地開關(guān)內(nèi)放置的分流器來感測電動機(jī)的電流。利用這種方法，只能監(jiān)測一半的電動機(jī)電流，這會降低精度，并增加 I²R 損耗?；魻栃?yīng)傳感器 IC 的輸入電源與電流通路完全隔離，這能確保提高測量精度，并減小功率測量值。采用 SOIC-8 封裝的 Allegro ACS712 適用于較弱的標(biāo)稱電流，采用 CB 封裝的 ACS75x 適用于較強(qiáng)的電流感測應(yīng)用。

微功耗解決方案

由于全社會對環(huán)境問題的認(rèn)識不斷深化，因此市場對低能耗家電的需求日益強(qiáng)烈。美國聯(lián)邦政府的“能源之星”計劃的要求一年比一年嚴(yán)格。Allegro MicroSystems 是首家提供微功耗霍爾開關(guān)和線性傳感器的公司，其目的是幫助制造商降低家電產(chǎn)品的能耗。

321x 系列霍爾開關(guān)采用了獨特的時鐘電路圖和 2.75V 的標(biāo)稱工作電壓，以確保達(dá)到 15μW 的典型功耗。139x 系列線性霍爾器件在主動模式下具有 3 V 的標(biāo)稱工作電壓和 10 mW 的功耗。139x 系列霍爾器件還配有睡眠引腳，以確保微控制器關(guān)閉器件，并將功耗降至標(biāo)稱 75 μW（參閱圖 12）。此外，當(dāng) 139X 系列霍爾器件處于休眠模式時，器件的輸出會轉(zhuǎn)換至高阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，只要采用輪詢機(jī)制及時監(jiān)測單獨 A139X 在任意點的輸出，就能將多個 139X 線性霍爾傳感器 IC 連接到單獨的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入端。

圖 12 配有睡眠引腳輸入的 3 V A139x 微功耗線性霍爾傳感器的示意圖  

總結(jié)

本文介紹的應(yīng)用只是一些代表性的實例，它們體現(xiàn)了與傳統(tǒng)技術(shù)相比，霍爾效應(yīng)技術(shù)如何提高現(xiàn)代家電的性能和可靠性。表 1 總結(jié)了其他霍爾技術(shù)的應(yīng)用。使用《Allegro 選型指南》可找到符合指定應(yīng)用需求的適用霍爾器件。

參考文獻(xiàn)

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Allegro MicroSystems technical paper.
IATC, March, 2004.

A. Friedrich, M. Doogue, J. Cummings."Recent Trends in Hall Effect Current Sensing."
Allegro MicroSystems technical paper.
PCIM 2006, May 2006.

本文介紹的產(chǎn)品是采用下列一項或多項美國專利制造的：5,619,137；5,621,319；6,781,359；7,075,287；7,166,807；7,265,531；7,425,821 或其他未決專利。

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