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新型霍爾式角位移傳感器的設計與試制 - 新世聯傳感器

更新時間：2013-07-08 10:48:12

應用介紹

一、前言

角位移傳感器廣泛應用于機電一體化控制系統中的角度控制，在機械設備制造、化工過程控制、 建筑設備、儀器伩表、醫療儀器生產等各種需要控制 角度的場合⑴。

角位移傳感器主要有電阻式、電容式、電感式、 光電式、光柵式等，目前市場上常用的是電阻式的角 位移傳感器，它技術成熟、價格便宜，但只能輸出模 擬信號、測量角度范圍只有350°左右，由于電刷的 存在，機械壽命只有幾百萬次，屬于接觸式測量。而 基于霍爾效應的非接觸式角位移傳感器具有無可比擬 的優勢，它具有能輸出數字式、脈沖式和模擬式等多 種信號，可實現無死角測量，理論上可實現無限壽命 等特點，是角位移傳感器的發展方向p]。

本文依據霍爾效應原理，釆用大規模集成電路芯 片和電氣隔離技術，設計了一種新型霍爾式角位移傳 感器，并進行了試制。對試樣進行測試表明：這種新 型霍爾式角位移傳感器可輸出多種信號，包括數字信 號、模擬信號、脈沖信號等，分辨率可達0.09°，與 傳統的電阻式角位移傳感器相比，不僅能實360°

范圍內非接觸式測量，而且可輸出數字和模擬多種信 號。由于沒有電刷結構，其機械壽命大為提髙，可達 幾千萬次至上億次，滿足各種惡劣環境下角位移的精 確測量，能替代目前市場上己有的各類角位移傳感器， 具有廣闊的國內外市場。

二、霍爾式角位移傳感器結構設計

霍爾效應自1879年發現以來，隨著集成電路技術 的迅猛發展，霍爾集成元件芯片得到越來越多的應用 [3]。針對目前使用的導電塑料角位移傳感器存在著電 刷接觸噪聲大、穩定性不高和壽命不長等缺陷，采用 AS5045專用霍爾集成電路芯片設計了一種新型角位移 傳感器，以及信號調理電路。

1、傳感器信號調理電路的設計 傳感器信號調理電路以AS5045芯片為核心， 采用帶表面絕緣層的雙面敷銅板。電路由AS5045和 405B兩塊集成電路為主構成，只需少量外接器件就可 實現對角位移信號的采集、放大以及數字化處理，獲 得SSI、PWM等多種信號輸出形式，反應時間在lms 以內。信號調理電路原理圖如圖1所示。

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