hall位置传感器芯片 AOVX车辆跟踪设备中HALL闭环电流传感器介绍

发布时间：2024-10-09 00:10:25

AOVX车辆跟踪设备中HALL闭环电流传感器介绍

用户在使用车辆过程中，经常会出现车辆丢失、车辆损坏或出现安全事故的情况发生。对于商用的车辆，例如出租车、大货车等，作为管理者，还希望能够监测车辆的运动轨迹、车辆的状态以及车辆的实时位置。

车辆跟踪设备的工作原理是通过全球定位技术与各种传感器采集数据，然后再通过芯片对数据进行处理。AOVX车辆跟踪设备是云息通信的研发团队经过长期的研究与优化作出的新产品，在车辆跟踪设备中，能够将车辆与网络进行连接离不开电流电路。

车辆跟踪设备中HALL闭环电流传感器介绍：

霍尔电流传感器，有开环和闭环之分，闭环相对开环有个比较大的优势就是频带宽，精度高，有着非常好的非线性失真特性，因此应用更加广泛，其原理图如下所示。

如上，导体上施加的原边电流 Ip产生的磁场和输出电流 Is 在补偿线圈上产生的磁场大小相等，而方向相反。HALL感应器件，运放处理电路与补偿线圈一起，输出电流 Is，该输出电流 Is 精确反映出了被测电流的大小和方向。由于磁芯工作在零磁通状态，磁芯的非线性和剩磁对传感器的精度没有影响，所以 HALL 闭环传感器的精度高，非线性失真小。

希望该内容能够帮助到更多感兴趣的用户。

常见位置传感器类型

位置传感器被广泛应用于各种工业和商业应用中，从高端军用和防务应用到低成本的汽车和家用电器。事实上，继温度测量之后，位置测量是我们生活中需要测量的第二种最常见的特性。

北京优利威 | 位置传感器用于军事和国防应用

现今，有很多令人眼花缭乱的位置传感器可供选择，如何选择合适的位置传感器？这一节概述了传感器的主要类型以及它们各自的优缺点。

1 电位计

虽然有一种倾向于非接触式传感器的趋势，但电位计（pot）仍然是最常见的位置传感器。这种传感器通过测量电触点沿着电阻条的电压降，而测量位置与电压输出成比例。电位计有旋转型、直线型和曲线型结构形式，结构紧凑、重量轻。一个简单的电位计只需花费几便士，而高精度的电位计则可能需要200美元以上。通过激光对电阻条进行微调，线性度可达到小于0.01%。

电位计在适当的工作循环、良好的环境和性能要求不严格的应用场合中工作良好。不幸的是，电位计容易磨损，尤其是在高振动环境，或者灰尘/沙粒等外来物质会使电阻条受到磨损。高质量的电位计以工作循环数给出寿命指标，但往往忽略了振动的影响。

还必须注意的是，电位计指标种经常引用“无限分辨率”。虽然理论上是这样，但许多控制系统需要数字数据，因此实际的分辨率将是模拟/数字转换器的分辨率（设计时要考虑这个成本）。

奇怪的是，在航空航天、医疗和石化行业的一些安全相关应用中，电位计被归类为“简单传感器”。这意味着，虽然电位计有很多的故障模式，但它们并不像电子传感器那样受到严格的设计和选型审查。这是一个愚蠢但是真实的情形，使得在某些应用中取代不可靠的电位计很困难。

优势: 低成本；结构简洁；重量轻；制造精度高。

劣势： 易磨损；耐振动差；对外来物敏感；不适合苛刻温度环境。

北京优利威 | 典型单圈电位计

2 光电式位置传感器

光电传感器通常被称为编码器，它们是位置传感器的一种常见形式，从简单的价格几美元的编码器到价格超过1万美元的高精密编码器。在所有这些传感器中，基本原理都是一样的：光束照射到光栅，光电探测器测量光，产生一个位置信号。

北京优利威 | 光学传感器利用光学圆盘测量角度

整体式旋转编码器应用很广泛，通常每一转有50-5000脉冲（cpr）输出，实践证明在良好的应用环境中工作良好。然而，在更苛刻的环境中，如果镜头或光栅系统被诸如灰尘、碎屑或水等外来杂志遮挡，那么测量就会失效。

在光电传感器选型时，需要特别注意的是，如果传感器标称每一转1000个脉冲（cpr）输出，这并不意味着它能达到1/1000转的准确度。传感器的数据表需要仔细阅读，特别是编码器套件或环形编码器，传感器安装要求非常精密，并且确保没有被污染。

如果编码器采用是玻璃编码盘，该编码器只有有限的抗冲击能力。

优势: 高分辨率；精密安装可得到良好准确度；广泛应用。

劣势: 对外来物体敏感；失效前无任何征兆；耐冲击差；不适合极端温度。

3 磁位置传感器

磁传感器都使用类似的测量原理：当永磁体与磁探测器有相对移动时，磁场的变化与它们的相对位移成比例。一种常见的形式是Hall效应传感器，可以制造成芯片形式。它们常用于汽车和电动机的应用场合，性能适中。

北京优利威 | Hall效应传感器是最常见的磁传感器

磁传感器克服了许多与光电编码器有关的缺陷，因为它们对外来物质更有容忍性。然而，这些传感器很少被用于高准确度要求的应用，这是由于磁滞效应，以及运动和静止部件之间的精密机械加工的影响。应仔细研究任何磁传感器数据表中的安装公差、温度系数和工作温度指标。

更进一步，要考虑磁性材料或电缆的接近。永磁体可能吸引一些外部杂质，传感器失效的一个因素就是杂质碎屑随时间的累积。

在有恶劣冲击的环境中，通常不选择磁传感器，因为当今的NdFeB永磁体众所周知的脆性。

优点： 非常坚固牢靠；大多数液体没有影响。

缺点: 温漂；滞环；不适合高准确度应用；对附近导磁材料、直流磁场敏感；耐冲击能力差。

4 磁致伸缩位置传感器

这种传感器利用一种特殊的现象，叫做“磁致伸缩”。这种现象存在于一些材料中，当磁铁靠近材料时，它会使沿着材料传递的能量发生反射。位置可以从能量脉冲沿着磁致伸缩材料来回移动的时间来测量，磁致伸缩材料通常是一条细线或一条带。

几乎所有的磁致伸缩传感器都是直线传感器，因为精细的磁致伸缩带必须小心地安装在壳体内，比如铝型。壳体使得磁致伸缩传感器不受磨损和寿命问题的影响，适用于高压应用场合，比如液压油缸。

每一个传感器，与精密的外壳组合后，都需要由制造商来校准，这使得磁致伸缩传感器相对昂贵。对飞逝时间的一些影响因素，该技术很敏感，最明显的就是对温度的敏感。

磁致伸缩数据表中的标称准确度指标通常是在恒定温度条件下的，因此，设计工程师需要利用给出的温度系数来计算实际能达到的准确度。

微小的磁致伸缩材料非常精细，其长度两端的支架至关重要。最终的结果是，磁致伸缩传感器不应被选择用于严酷的冲击/振动环境中。

优点: 坚固牢靠；适合高压环境应用；长度增加，准确度提高。

缺点: 相当昂贵；不耐冲击；温漂大；短量程准确度低(<100mm)。

北京优利威 | 磁致伸缩位置传感器

5 电容式位置传感器

电容器是一种积累电荷的电子元件。通常，它有两个电极板，由绝缘体隔开。电容器可以储存的电荷量根据电极板的尺寸大小、它们之间的重叠百分比、他们之间的距离以及板间材料的介电常数而变化。在最简单的形式中，电容式位置传感器可用来测量电极板间的距离。在力、应变和压力测量中，位移通常在小于1mm范围内。

另一种旋转或直线位置传感形式，在测量轴上，切割或蚀刻了一系列的电极板。当另一个板块移动时，电路中沿着轴方向上的电容会变化，反映出两个极板之间的相对位置。电容式位置传感器是不常见的，很少用于安全相关的应用。不幸的是，除了电极板的重叠因素等，电容会随着温度、湿度、周围材料和外界异物的不同而变化，这使得研发一个稳定的、高准确度的位置传感器具有挑战性。

我在传感器、自动化和电子产品领域工作了近30年。我还没有遇到一个设计工程师，他对他选择的电容式位置传感器很满意。电容式传感器在经验丰富的工程师中名声不佳，不太可能被选用在与安全相关的场合中。一些制造商已经不再提及“电容式”，取而代之的是使用诸如电荷存储、电荷耦合或电效应之类的替代术语来混淆视听。这种做法很不好，因为有太多的可能性传感器要出错，除非你是在高度稳定和临床应用中进行高精度的测量，否则最好避使用电容式位置传感器。

优点: 结构简单；低功耗。

缺点: 温度和湿度漂移系数大；对外部物质进入很敏感；安装公差要求严格。

6 传统感应式位置传感器

传统的感应式位置传感器利用感应或变压器原理，已经使用了100多年。它们在恶劣环境下安全、可靠的工作特性赢得了极佳的声誉，使得它们在许多安全相关的应用中几乎成了首选传感器。

北京优利威 | 传统的感应传感器安全可靠

直线感应式位置传感器通常被称为可变磁阻或线性差动变压器（LVDT）。旋转形式的有同步器，旋转变压器和RVDT。LVDT采用变压器结构，至少有3个线圈：一个初级线圈，二个级线圈级。当磁棒在线圈中移动时，它会改变初级线圈和次级线圈之间的电磁耦合。感应信号的比值表明了磁棒相对于线圈的位置。这种比率测量技术是LVDT实现高稳定性和测量性能的关键。

光电和磁传感器需要电子电路部分就在测量点附近，而感应式传感器可以将电子电路部分从测量点移开，这样传感器就可以工作在恶劣的环境中，而电子电路部分可工作在更温和的环境中。

然而，由于绕绕变压器的结构，它们往往体积大，价格昂贵。

优点: 高准确度；高可靠；坚固牢靠；适合苛刻环境；使用广泛。

缺点: 价格昂贵，体积、重量大。

7 新一代感应式编码器IncOder（北京优利威）

新一代的感应传感器，通常称为IncOder，采用与传统感应式传感器相同的原理，因此可在恶劣的环境中提供优异的、非接触的测量性能。然而，这些传感器并没有采用传统感应式传感器笨重的线绕结构，而是在柔性或刚性的基板上使用印刷电路板技术。

印制绕组技术有如下特殊优势：

生产成本、尺寸和重量大幅降低结构形式上更大的灵活性消除了传统感应式传感器绕线过程中的不准确性可实现复杂的几何图形测量，如曲线、二维和三维位置测量采用多层印制电路板可将多个传感器集成在一起（安全相关应用冗余传感器）

北京优利威 | 新一代感应式编码器IncOder

EMC性能，通常与旋转变压器和LVDT的一样好。这一点可以从航空航天和军用应用场合中日益增加的选择得到证明。

hall位置传感器芯片 AOVX车辆跟踪设备中HALL闭环电流传感器介绍

AOVX车辆跟踪设备中HALL闭环电流传感器介绍

常见位置传感器类型

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