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霍爾傳感器 測量位置：霍爾傳感器在無刷直流電機轉子位置檢測中的應用

　　為了彌補接觸式傳感器的不足，霍爾傳感器得到大力發展，其因為具有結構牢固、無觸點、壽命長、功耗小、耐振動、防污染、耐腐蝕等優點，被廣泛應用在各類電子控制系統中。其中，無刷直流電機，簡稱BLDC，是一種發展快速且應用廣泛的電機設備，目前被廣泛應用于日常生活用具、汽車工業、航空、消費電子、醫學電子、工業自動化等裝置和儀表中。今天，傳感器專家網小編便來為您簡單介紹一下霍爾傳感器在無刷直流電機轉子檢測中的應用。
BLDC內部結構，資料圖
　　結構和工作原理
　　與有刷直流電機不同，目前，在應用最為廣泛的3相BLDC中，無刷直流電機使用電子方式換向。要使BLDC轉起來，必須要按照一定的順序給定子通電。這時，我們就需要知道轉子的位置，以便按照通電次序給相應的定子線圈通電。定子的位置，是由嵌入到定子的霍爾傳感器感知的。
　　無刷直流電機中的霍爾傳感器
　　通常，在無刷直流電機轉子的旋轉路徑周圍，會安裝3個霍爾傳感器。無論何時，只要轉子的磁極掠過霍爾元件時，根據轉子當前磁極的極性霍爾元件會輸出對應的高或低電平，這樣只要根據3個霍爾元件產生的電平的時序就可以判斷當前轉子的位置，并相應的對定子繞組進行通電。
霍爾傳感器測量原理，資料圖
　　霍爾效應
　　當通電導體處于磁場中，由于磁場的作用力使得導體內的電荷會向導體的一側聚集，當薄平板通電導體處于磁場中時這種效應更為明顯，這樣一側聚集了電荷的導體會抵消磁場的這種影響，由于電荷在導體一側的聚集，從而使得導體兩側產生電壓，這種現象就稱為霍爾效應，E.H霍爾在1879年發現了這一現象，故以此命名。
　　霍爾傳感器測量原理
　　上圖顯示了NS磁極交替排列的轉子的橫截面，霍爾元件安放在電機的固定位置，將霍爾元件安放到電機的定子是比較復雜的，因為如果安放時位置沒有和轉子的磁場相切那么就可能導致霍爾元件的測量值不能準確的反應轉子當前的位置，鑒于以上原因，為了簡化霍爾元件的安裝，通常在電機的轉子上安裝一顆冗余的磁體，這個磁體專門用來感應霍爾元件，這樣就能起到和轉子磁體感應的相同效果，霍爾元件一般按照圓周安放在印刷電路板上并配備了調節蓋，這樣用戶就可以根據磁場的方向非常方便的調節霍爾元件的位置以便使它工作在最佳狀態。
　　以上便是傳感器專家網在無刷直流電機轉子檢測中的應用，未來，傳感器專家網還將繼續為您帶來更多的此類應用，敬請期待。

霍爾傳感器 測量位置：霍爾傳感器是怎么檢測無刷電機轉子的位置的？

霍爾傳感器也稱霍爾傳感器，是一個換能器，將變化的磁場轉化為輸出電壓的變化。霍爾傳感器被用于接近開關、霍爾、位置測量、轉速測量和電流測量設備。
其最簡單的形式是，傳感器作為一個模擬換能器，直接返回一個電壓。在已知磁場下，其距霍爾盤的距離可被設定。使用多組傳感器，磁鐵的相關位置可被推斷出。通過導體的電流會產生一個隨電流變化的磁場，并且霍爾效應傳感器可以在不干擾電流情況下而測量電流，典型的構造為將其和繞組磁芯或在被測導體旁的永磁體合成一體。
通常，霍爾效應傳感器和電路相連，從而允許設備以數字（開／關）模式操作，在這種情況下可以被稱為開關。工業中常見的設備，例如氣缸，也被用于日常設備中，如一些打印機使用他們來監測缺紙和敞蓋的情況。當鍵盤被要求高可靠性時，便也設計霍爾傳感器在其按鍵內。
一個輪上的兩個磁鐵經過霍爾效應傳感器
霍爾效應傳感器通常被用于計量車輪和軸的速度，例如在內燃機點火定時（正時）或轉速表上。其在無刷直流電動機的使用，用來檢測永磁鐵的位置。圖示中的輪子，帶有兩個等距的磁鐵，傳感器上的電壓在一個周期內將兩次達到峰值，此設置通常被用來校準磁盤驅動的速率。

霍爾傳感器 測量位置：霍爾傳感器檢測電機轉子位置

無刷直流電機控制中關鍵的一個環節就是知道電機轉子當前的位置，霍爾傳感器可以進行電機轉子位置檢測。我們經常聽到的有120°和60°的安裝方式，但是霍爾信號的波形是什么樣的？下面就以120°的安裝方式進行推導。
假設霍爾傳感器和轉子位置如下圖所示：
注釋：H1、H2、H3表示三個霍爾位置傳感器，兩對磁極。假設N→S或者S→N切換的邊緣，霍爾位置傳感器進行信號更新（下降沿或者上升沿）。
由圖中可以看出轉子順時針旋轉時，當旋轉60°時（機械角度），H1將為0；H2為1;H3前30°為0，后30°為1;當再旋轉60°時，H1前前30°為0，后30°為1；H2為0；H3為1；再經過60°，H1為1；H2前30°為0，后30°為1；H3為0；此時N→N完成一次更替，圖形為：
在機械角度中為180°，因為兩對極，電氣角度為機械角度的2倍，擴充上圖，形成電氣角度圖形：
該圖為相差120°電氣角度的圖形。

霍爾傳感器 測量位置：霍爾位置傳感器

在一塊通電的半導體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場b，在薄片的橫向兩側會出現一個電壓，這種現象就是霍爾效應，是由科學家愛德文·霍爾在1879年發現的。vh稱為霍爾電壓。 　這種現象的產生，是因為通電半導體片中的載流子在磁場產生的洛侖茲力的作用下，分別向片子橫向兩側偏轉和積聚，因而形成一個電場，稱作霍爾電場。霍爾電場產生的電場力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力相等。這時，片子兩側建立起一個穩定的電壓，這就是霍爾電壓，這個半導體薄片稱為霍爾元件。 霍爾元件可用多種半導體材料制作，如ge、si、insb、gaas、inas、inasp等等。