磁感應式傳感器的工作原理
磁力線穿過的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉子間的氣隙一轉子凸齒一轉子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導磁板一永久磁鐵S極。當信號轉子旋轉時,磁路中的氣隙就會周期性地發生變化,磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發生周期性變化。根據電磁感應原理,傳感線圈中就會感應產生交變電動勢。
當信號轉子按順時針方向旋轉時,轉子凸齒與磁頭間的氣隙減小,磁路磁阻減小,磁通量φ增多,磁通變化率增大(dφ/dt>0),感應電動勢E為正(E>0)。當轉子凸齒接近磁頭邊緣時,磁通量φ急劇增多,磁通變化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max],感應電動勢E最高(E=Emax),轉子轉過最高點位置后,雖然磁通量φ仍在增多,但磁通變化率減小,因此感應電動勢E降低。
當轉子旋轉到凸齒的中心線與磁頭的中心線對齊時,雖然轉子凸齒與磁頭間的氣隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能繼續增加,磁通變化率為零,因此感應電動勢E為零
當轉子沿順時針方向繼續旋轉,凸齒離開磁頭時,凸齒與磁頭間的氣隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ減少(dφ/dt< 0),所以感應電動勢E為負值。當凸齒轉到將要離開磁頭邊緣時,磁通量φ急劇減少,磁通變化率達到負向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max],感應電動勢E也達到負向最大值(E=-Emax
由此可見,信號轉子每轉過一個凸齒,傳感線圈中就會產生一個周期變電動勢,即電動勢出現一次最大值和一次最小值,傳感線圈也就相應地輸出一個交變電壓信號。磁感應式傳感器的突出優點是不需要外加電源,永久磁鐵起著將機械能變換為電能的作用,其磁能不會損失。當發動機轉速變化時,轉子凸齒轉動的速度將發生變化,鐵心中的磁通變化率也將隨之發生變化。轉速越高,磁通變化率就越大,傳感線圈中的感應電動勢也就越高。
霍爾效應是美國約翰?霍普金斯大學物理學家霍爾博士(Dr.E.H.Hall)于1879年首先發現的。他發現把一個通有電流I的長方體形白金導體垂直于磁力線放入磁感應強度為B的磁場中時,在白金導體的兩個橫向側面上就會產生一個垂直于電流方向和磁場方向的電壓UH,當取消磁場時,電壓立即消失。該電壓后來稱為霍爾電壓,UH與通過白金導體的電流I和磁感應強度B成正比
霍爾式傳感器主要由觸發葉輪、霍爾集成電路、導磁鋼片(磁軛)與永久磁鐵等組成。觸發葉輪安裝在轉子軸上,葉輪上制有葉片(在霍爾式點火系統中,葉片數與發動機氣缸數相等)。當觸發葉輪隨轉子軸一同轉動時,葉片便在霍爾集成電路與永久磁鐵之間轉動。霍爾集成電路由霍爾元件、放大電路、穩壓電路、溫度補償電路、信號變換電路和輸出電路等組成。
3)霍爾式傳感器工作原理:當傳感器軸轉動時,觸發葉輪的葉片便從霍爾集成電路與永久磁鐵之間的氣隙中轉過:當葉片離開氣隙時,永久磁鐵的磁通便經霍爾集成電路和導磁鋼片構成回路,此時霍爾元件產生電壓,霍爾集成電路輸出級的晶體管導通,傳感器輸出的信號電壓U0為低電平
當葉片進入氣隙時,霍爾集成電路中的磁場被葉片旁路,霍爾電壓UH為零,集成電路輸出級的晶體管截止,傳感器輸出的信號電壓U0為高電平