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(yán)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(dāng)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(zhǔn)負擔(dān)。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(fēng)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(yán)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?；裟犴f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(biāo)準(zhǔn)化的輸入輸出 (IO)：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(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。