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霍尔速度开关信号处理与信号偏移处理

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-08-18 09:21:05【
随着汽车电子的发展,现代汽车装配有各种传感器,如角度传感器,位置传感器转速传感器等。这些传感器将各种输入参量转化为电信号,用于调节和控制发动机管理系统、安全系统和舒适性系统等。霍尔效应是比较理想的磁性感应技术,通过检测磁场及其变化,转化成电信号用于检测速度,位置,角度等。霍你传感器具有许多优点,如结构简单,鲁棒性好,可靠性高,寿命长,功耗低,温度范围广,抗干扰能力强,耐灰尘油污腐蚀等。

信号处理
霍尔速度传感器主要由电源电压调整电路,霍尔探头,放大器,滤波器,比较器,数字信号处理电路, AD转换器,DA转换器等组成。霍尔探头检测到的磁场信号经过放大器放大并经信号偏移处理过低通滤波器后由AD转换器转换成数字信号。AD转换器,数字信号处理电路以及DA转换器组成闭环回路,信号数字化后进入数字信号处理电路中,处理电路会检测信号上升或者下降瞬态情况并相应触发输出信号,同时还会检测信号最大最小值并计算其平均值,该平均值通过DA转换后反馈到输入信号中用于补偿磁场信号偏移。比较器用于比较磁滯信号,信号会根据不同磁滞算法进行切换。

信号偏移处理
在现代汽车领域,往往要求传感器模块工作在-40°C至150°C范围,有些甚至要求工作在175°C。一方面磁性材料会受到温度影响,另外霍尔探头本身也有温度效应。因此必须对霍尔开关进行温度补偿。

除温度影响外,霍尔开关还容易受到机械应力,焊接或者封装影响,且由于半导体工艺的波动造成产品之间存在差异,如霍尔材料或者厚度不均匀等,造成信号的偏差和漂移。通过chopper主动误差补偿方法可以消除信号路径产生的偏移、机械应力对霍尔探头影响以及焊接注塑等工艺对封装的影响所带来的偏差和漂移。

霍尔探头输出信号主要由三部分组成:工艺造成的差异,机械应力误差以及霍尔电压。这三部分只有霍尔电压才是有用的信号,其余部分是需要消除掉的偏差。

如图1所示,在阶段1电流自上而下流入霍尔探头,从右到左采样霍尔电压。在阶段2电流从左往右流入霍尔探头,从上往下采样霍尔电压。同样的,在阶段3和阶段4输入电流和输出电压继续旋转90%。由图1可以看出,通过旋转电流方法,只是改变了偏差的方向,而不会改变霍尔电压的方向。通过代数方法很容易消除掉信号的偏差及漂移。