霍爾效應接近傳感器火花探測器的設計

霍爾效應IC作為接近傳感器，用于接近檢測和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的角速度測量等應用。霍爾效應器件可以在沒有機械接觸情況下檢測機械旋轉(zhuǎn)。這種無害檢測是基于霍爾效應的磁特性。沿Y方向流經(jīng)一個半導體的電流會在X方向產(chǎn)生一個可忽略的電勢差(圖1)。當電流的右向(Z向)存在一個磁場時，X方向的半導體上就出現(xiàn)一個位移電壓。這個效應就是霍爾電壓VH。

霍爾效應IC對電位移作檢測、信號調(diào)整并增加遲滯?；旧?，該器件是測量半導體上沿X方向由磁場產(chǎn)生的電場。因此，如果你將半導體置于一個X方向有足夠振幅的電場中，霍爾效應器件也可以檢測出電場。

內(nèi)燃機設計需要精確控制的點火順序。控制引擎參數(shù)的微控制器不僅要針對活塞位置修改點火關(guān)系，在更先進的引擎中還需要獲得各種閥門時序的反饋。另外，這種新穎方法是測量點火時序的簡單方式，有利于診斷輔助與引擎查錯硬件。即使割草機上最基本的化油器調(diào)整也需要測量引擎每分鐘轉(zhuǎn)速的方法。四沖程小型引擎每次引擎回轉(zhuǎn)都會產(chǎn)生一個火花。因此，這個火花的檢測就是引擎每分鐘轉(zhuǎn)速的直接表示。

簡單地將霍爾效應IC以正確的方向置于火花塞線旁邊，就可以用它的電場測出火花塞的脈沖。用電工膠帶實現(xiàn)器件與火花塞線之間的簡單隔離。由于霍爾效應IC帶有內(nèi)部信號調(diào)整和遲滯，所以不需要增加元件，就可以從器件上讀出基本頻率，這與傳統(tǒng)的電流變壓器方法完全不同。

圖2中的電路將來自霍爾效應的脈沖轉(zhuǎn)換為一個直流電壓，多數(shù)普通電壓計就可以讀取?；魻栃狪C提供的是集電極開路輸出。你只需要一只上拉電阻。傳感器對產(chǎn)生的系列脈沖作轉(zhuǎn)換，用美國國家半導體公司的LM2917頻率-電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成電壓。選擇C1和R1，根據(jù)本器件電荷泵部分會遇到的頻率范圍調(diào)整輸出電壓。對一個四沖程的單缸引擎，到5000 r/min就足夠了。

電路提供高達5V的輸出電壓，需要一個9V的電池供電電壓。工作方式直截了當：將霍爾效應IC壓在火花塞線上，DVM(數(shù)字萬用表)上的電壓就能解讀為每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)。由于測量是非介入性的，這種方法可以很容易作重復性測量，或作多缸引擎的分析。汽車引擎的測量略有不同。汽車引擎有機械配電盤，每兩次引擎回轉(zhuǎn)產(chǎn)生一次火花。沒有配電盤和每汽缸一個點火線圈的點火系統(tǒng)也是每兩次引擎回轉(zhuǎn)產(chǎn)生一次火花。

由于與點火系統(tǒng)沒有電接觸，本電路本身就提供高壓絕緣能力。因此與微處理器和微控制器的接口也只剩下邏輯電平兼容問題?；魻栃狪C的電源電壓為4.5 V至24V DC，因此使之能用于標準5V處理器和汽車電壓?？梢詫⒍嘀粋鞲衅鬟B接起來，為汽車應用程序提供點火診斷和時序分析。