霍尔随动位移传感器制造技术

霍尔随动位移传感器，其特征在于设有随动机构，霍尔元件固定于随动机构上。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

(1)
本专利技术创造涉及一种传感器，尤其是一种霍尔随动位移传感器。(2)技术背景敏感器件在具有梯度的磁场中移动，其输出可反映出移动的情况。霍尔元件的输出与磁感应强度有线性关系VH＝SH×B×I (1)式中VH为霍尔元件的输出电压，SH为霍尔器件的乘积灵敏度，B为磁感应强度，I为电流强度。当磁场为均匀梯度磁场，输出VH就正比于霍尔元件与产生磁场的磁钢之间的位移，因此可用霍尔元件测量位移量。它具有惯性小、响应快、非接触等特点，很适应做现场动态测试。然而，能保持均匀梯度磁场的范围不大，因此霍尔元件只能小范围地测量位移，一般霍尔元件测量位移的范围不超过1mm，这在很大程度上限制了霍尔元件测量位移的应用，这是一直未能解决的难题。(3)
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于提供一种位移测量范围大的霍尔随动位移传感器。本专利技术创造的技术方案是采用随动机构，改进后的传感器设有随动机构，霍尔元件固定于随动机构上。所说的随动机构可设有霍尔元件固定支架、支架弹簧，霍尔元件固定在霍尔元件固定支架上方，霍尔元件固定支架由支架弹簧固定在传感器座上，霍尔元件固定支架下部连接驱动线圈，驱动线圈悬挂于永久磁铁内，驱动线圈可在铁芯中随动，永久磁铁固定在传感器座内。由于采用了随动机构，因此轻易地解决了霍尔元件可实现大范围测量位移的难题。(4)附图说明图1为本专利技术创造的一个实施例。图2为霍尔元件输出特性。图3为测量位移电原理图。(5)具体实施方式如图1所示的实施例，霍尔随动位移传感器由霍尔元件1、霍尔元件固定支架2、支架弹簧3、驱动线圈4、永久磁铁5和传感器座组成。霍尔元件1固定在霍尔元件固定支架2的上方，霍尔元件固定支架2由一组支架弹簧3固定在传感器座上，霍尔元件固定支架2的下部连接驱动线圈4，驱动线圈4悬挂于永久磁铁5内，永久磁铁5固定在传感器座内。由于采用随动机构，霍尔元件固定支架利用支架弹簧固定，而且驱动线圈悬挂于铁芯中，因此霍尔元件在驱动电流的驱动下由驱动线圈带动作上下自由移动，实现大范围测量位移的目的。支架弹簧可采用簧片式，螺旋式等。参见图1，2，图2表明了霍尔元件与磁钢之间相对位置变化时，霍尔元件的输出曲线。图中表明，霍尔元件与磁钢的相对位置由A点移动到C点时，输出电压VH由最小值过度到最大值，其中在B点经过零点。测量原理为霍尔元件安装在随动机构的支架上，支架由弹簧固定，支架下边连接驱动线圈。驱动线圈在驱动电流Io的驱动下可带动霍尔元件上下自由移动。静止时，把霍尔元件置于位置B，此时霍尔元件的输出为零。如果此时磁钢移动X’，与霍尔元件之间有相对位移，霍尔元件就有输出VH，该输出经反馈控制系统处理后，产生出推动机构运动的驱动电流Io，Io驱动机构运动，带动霍尔元件跟随磁钢的移动而移动X，直到霍尔元件与磁钢的相对位置又回到位置B，使其输出为零。显然，此时霍尔元件的移动量X就等于磁钢移动量X’。测量驱动电流Io就可代表磁钢的位移量。由于这种测量方法不是直接把霍尔元件的输出VH作为测量结果，因此就避开使用式(1)，这就意味着在测量过程中并不需要保证在测量区域内保持均匀梯度的磁场。从图中可看到，只要随动机构能及时带动霍尔元件回到平衡点，测量的精度就可保证。随动机构的动态范围实际上就是测量范围。图3为霍尔元件与反馈随动机构配合测量位移的基本原理。OP07运算放大器构成输入通道前置放大级，它把霍尔元件(YHS103A)的输出信号放大到足够大。另一个OP07和晶体管D882共同构成电压—电流转换器，前置放大级的输出电压Uo通过电压—电流转换器转换成相应的电流Io，通过随动机构的驱动线圈带动随动机构。测量原理为静止时，把霍尔元件置于位置B(见图2)，此时霍尔元件的输出为零。调整前置放大器使其输出为零。电压—电流转换器转在无输入的情况下亦无驱动电流Io输出，Io＝0，随动机构处于自由平衡状态。当磁钢移动X’时，与霍尔元件之间有相对位移，霍尔元件产生输出VH，该输出经前置放大级放大、产生输出电压Uo，经V-A转换后得驱动电流Io，Io推动随动机构运动，带动霍尔传感器探头跟随磁钢的移动而移动X，直到霍尔元件与磁钢的相对位置又回到位置B，使其输出重新为零。显然，此时霍尔元件的移动量X就等于磁钢移动量X’。根据图1可知，霍尔元件的位移X正比于驱动线圈产生的磁力，而磁力又正比于线圈驱动电流Io，电流Io就可代表磁钢的位移量。同时，V-A转换过程是线性的，即Uo可代表电流Io。因此，最终Uo可代表磁钢的位移量。由于这种测量方法不是直接把霍尔元件的输出VH作为测量结果。因此就避开使用式(1)，这就意味着在测量过程中并不需要保证在测量区域内保持均匀梯度的磁场。从图中可看到，只要随动机构能及时带动霍尔元件回到平衡点，测量的精度就可保证。随动机构的动态范围实际上就是测量范围。权利要求1.霍尔随动位移传感器，其特征在于设有随动机构，霍尔元件固定于随动机构上。2.如权利要求1所述的霍尔随动位移传感器，其特征在于所说的随动机构设有霍尔元件固定支架、支架弹簧，霍尔元件固定在霍尔元件固定支架上方，霍尔元件固定支架由支架弹簧固定在传感器座上，霍尔元件固定支架下部连接驱动线圈，驱动线圈悬挂于永久磁铁内，驱动线圈可在铁芯中随动，永久磁铁固定在传感器座内。3.如权利要求1所述的霍尔随动位移传感器，其特征在于所说的支架弹簧为簧片式弹簧或螺旋式弹簧。专利摘要涉及一种传感器，尤其是一种霍尔随动位移传感器。设有随动机构，霍尔元件固定在随动机构上。由于采用随动机构，霍尔元件固定支架利用支架弹簧固定，而且驱动线圈悬挂于铁芯中，因此霍尔元件在驱动电流的驱动下由驱动线圈带动作上下自由移动，实现了大范围精确测量位移的目的。文档编号G01B7/02GK2521582SQ0126489公开日2002年11月20日 申请日期2001年10月12日 优先权日2001年10月12日专利技术者陈文芗 申请人:厦门大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文芗，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：实用新型
国别省市：