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

霍爾效應旋轉位置傳感器使用磁場(chǎng)代替機械電刷或表盤(pán)，專(zhuān)用于測量運動(dòng)部件的角位置。這種產(chǎn)品采用具有磁性偏置的霍爾效應集成電路 (IC) 來(lái)檢測工作范圍內的執行器轉軸的旋轉運動(dòng)。原理是執行器轉軸的旋轉使得磁鐵相對IC的位置發(fā)生改變，并導致磁通密度改變，這種改變最終被轉換為線(xiàn)性輸出。

 

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

 

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

 

交通運輸業(yè)應用

 

踏板位置傳檢測

 

在一些重型或其他種類(lèi)的車(chē)輛中，霍爾效應旋轉位置傳感器可用來(lái)代替油門(mén)拉索。比如，霍尼韋爾RTY系列霍爾效應旋轉位置傳感器可安裝在踏板一側，用來(lái)測量踏板被下壓的幅度。隨著(zhù)駕駛者踩踏板的力增大，踏板下壓的幅度也相應增大，向發(fā)動(dòng)機輸送的空氣和燃料也就更多，車(chē)輛就會(huì )提速。當駕駛者松開(kāi)踏板時(shí)，霍爾效應旋轉位置傳感器會(huì )感應到踏板位置的變化，并向發(fā)動(dòng)機發(fā)送信號來(lái)減少流過(guò)節流板的空氣和汽油，車(chē)輛就會(huì )減速。

 

拉索會(huì )產(chǎn)生過(guò)度拉伸或銹蝕等問(wèn)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(dòng)機控制系統的響應，從而減少了車(chē)輛排放、提高了可靠性、并防止車(chē)輛過(guò)重?？偟膩?lái)說(shuō)，電子線(xiàn)控系統相比舊式的線(xiàn)纜連接系統更加安全也更加經(jīng)濟。

 

 

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

 

客車(chē)和卡車(chē)的懸架位移/跪傾位置檢測

 

霍爾效應旋轉位置傳感器可用于客車(chē)或重型車(chē)輛的高度系統來(lái)感應懸架系統的位置變化?？蛙?chē)的跪傾系統可使其上部結構位置降低，方便乘客上車(chē)?；魻栃D位置傳感器可同時(shí)用在系統的操作端和執行端上：一個(gè)位置傳感器用來(lái)檢測操縱桿的位置，第二個(gè)傳感器部署在懸吊臂或懸吊臂連接裝置上來(lái)檢測車(chē)輛高度。

 

精確的位置傳感能保證車(chē)輛處于符合應用系統所要求的高度上，從而方便了上下車(chē)輛。大型載重拖車(chē)也同樣可以使用霍爾效應旋轉位置傳感器來(lái)檢測拖車(chē)車(chē)廂的高度，以?xún)?yōu)化入庫流程。

 

 

旋轉位置傳感器可用于客車(chē)懸架系統位移傳感。

 

快艇傾斜/吃水差位置檢測

 

霍爾效應旋轉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(jìn)器的角位置，幫助駕駛者避開(kāi)危險并提升船體性能。

 

 

霍爾效應旋轉位置傳感器可用于快艇推進(jìn)器傾斜/吃水差位置傳感。

 

工業(yè)應用

灌溉中樞控制

 

規模農業(yè)使用的灌溉噴灑系統是霍爾效應旋轉位置傳感器另一項新奇的應用。本系列傳感器能檢測灑水裝置在進(jìn)行灌溉作業(yè)時(shí)的角度范圍，從而確認裝置正在定向噴灑還是360度噴灑。這能幫助農場(chǎng)主們減少水量消耗，提高作物產(chǎn)量。

 

 

霍爾效應旋轉位置傳感器可用于檢測灌溉設備轉向角度。

 

閥門(mén)位置檢測

 

本系列傳感器可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)加工過(guò)程中的閥門(mén)控制。油田、核電站、食品加工廠(chǎng)和飲料生產(chǎn)廠(chǎng)家都需要對閥門(mén)位置進(jìn)行檢測，霍爾效應旋轉位置傳感器可用在各種大型和小型閥門(mén)上進(jìn)行位置檢測，幫助工作人員確認閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及打開(kāi)幅度的大小。

 

 

霍爾效應旋轉位置傳感器可用于檢測閥門(mén)位置。

 

暖通空調系統 (HVAC) 擋板控制

 

供暖、通風(fēng)和空調系統可使用旋轉位置傳感器來(lái)幫助控制擋板。處于打開(kāi)狀態(tài)的擋板既有可能把室外的冷空氣送入室內，也有可能在室內開(kāi)窗的情況下向室內輸送暖氣/冷氣，這兩種情況都會(huì )降低系統效能，并增加取暖/制冷的成本。旋轉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，有效減少運轉費用。

 

 

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

 

設計工程師在選擇霍爾效應旋轉位置傳感器時(shí)應考慮那些優(yōu)勢？

 

 

• 可靠性和長(cháng)使用壽命：傳感器集成電路包括調節電路、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)境中使用的設備來(lái)說(shuō)是不可或缺的。

   

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

   

• 集成連接器：集成連接器的重要性體現在兩個(gè)方面：1)更小的尺寸：集成連接傳感器比依賴(lài)引線(xiàn)連接的傳感器的整體封裝尺寸要小，因此開(kāi)發(fā)人員可設計出尺寸更小的整體系統封裝樣式；2)更長(cháng)的壽命：引線(xiàn)會(huì )出現過(guò)度拉伸、磨損、被咬壞或卷曲等狀況。而集成連接器傳感器無(wú)需使用引線(xiàn)，因此更耐用。

   

• 抗電磁干擾/電磁兼容：不同頻率的無(wú)線(xiàn)電波可能干擾電子器件?；裟犴f爾產(chǎn)品采用汽車(chē)級EMI/EMC防護，可以有效避免傳感器在使用過(guò)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(jiǎn)化了插入替換過(guò)程，因為安裝間距、輪廓和引腳樣式都與現有設備兼容。

   

• 多種工作范圍：多種測量工作范圍為設計工程師提供了通常應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(shí)際應用較為靈活。

 

作者簡(jiǎn)介：

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