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霍尔式曲轴位置传感器的结构与原理

作者:admin发布时间:2022-06-21分类:汽车维修浏览:12评论:0


导读:         霍尔效应是指把一...

          霍尔效应是指把一块金属或半导体薄片垂直放在磁感应强度为B的磁场中,沿着垂直于磁场方向通过电流I时,会在薄片的另一对侧面间产生电动势UH,所产生的电动势称为霍尔电动势,这种薄片(一般为半导体)称为霍尔片或霍尔元件。

        霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的原理制成的。可分为触发叶片式和触发轮齿式两种曲轴位置传感器

(1)触发叶片式霍尔曲轴位置传感器

        1)触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的结构

        触发叶片式霍尔曲轴位置传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、磁轭(导磁钢片)和永久磁铁组成,结构如图6-13所示。其中触发叶轮安装在转子轴上,随转子轴一起转动,叶轮上制有叶片。

图6-13 触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的结构

图6-13 触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的结构

1—触发叶轮;2—霍尔集成电路;3—永久磁铁;4—底板;5—导磁钢片 


        2)触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理

        触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理如图6-14所示。

图6-14触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理

图6-14触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理


          当曲轴转动并带动转子轴转动时,触发叶轮随转子轴一起转动,触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。

        当叶片进入气隙时,霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路,此时霍尔元件产生的霍尔电压为零,集成电路输出级的三极管截止,传感器输出一个高电平信号电压U0。

        当叶片离开气隙时,永久磁铁的磁通便经过霍尔集成电路和导磁钢片构成回路,此时霍尔元件产生霍尔电压UH[UH=(1.9~2.0)V],霍尔集成电路输出级的三极管导通,传感器输出一个低电平信号电压U0。

        ECU便根据向它输入的脉冲信号计算出曲轴的转角及活塞上止点位置,从而对发动机的点火和喷油时刻进行控制。


(2)触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构与原理

         1)触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构

        触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器即差动霍尔式曲轴位置传感器,也叫双霍尔式曲轴位置传感器,其结构与磁脉冲式曲轴位置传感器相似,由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成,结构如图6-15所示。

图6-15 触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构

图6-15 触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构

2)触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的工作原理

        触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的工作原理与触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理相同。触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的信号转子即凸齿转子安装在发动机曲轴上(部分汽车以发动机的飞轮为信号转子),当发动机曲轴或飞轮转动时,传感器的信号转子随其一起转动,从而使信号转子的齿缺与凸齿转过霍尔电路(与触发叶片式霍尔电路相同,由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电阻、信号变换电路和输出电路等组成)的探头,使齿缺或凸齿与霍尔探头之间的气隙会发生变化,磁通量随之变化,即磁场强度B发生变化,根据霍尔效应,在传感器的霍尔元件中就会产生交电压信号,其输出电压由两个霍尔信号电压叠加而成。因为输出信号为叠加信号,所以转子凸齿与信号发生器之间的气隙可以增大到(1.0±0.5)mm(普通霍尔式传感器仅为0.2~0.4mm),从而可将信号转子制成像磁感应式传感器转子一样的齿盘式结构,其突出优点是信号转子,便于安装。



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