霍尔传感器 测量位置：霍尔传感器在无刷直流电机转子位置检测中的应用

　　为了弥补接触式传感器的不足，霍尔传感器得到大力发展，其因为具有结构牢固、无触点、寿命长、功耗小、耐振动、防污染、耐腐蚀等优点，被广泛应用在各类电子控制系统中。其中，无刷直流电机，简称BLDC，是一种发展快速且应用广泛的电机设备，目前被广泛应用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表中。今天，传感器专家网小编便来为您简单介绍一下霍尔传感器在无刷直流电机转子检测中的应用。
BLDC内部结构，资料图
　　结构和工作原理
　　与有刷直流电机不同，目前，在应用最为广泛的3相BLDC中，无刷直流电机使用电子方式换向。要使BLDC转起来，必须要按照一定的顺序给定子通电。这时，我们就需要知道转子的位置，以便按照通电次序给相应的定子线圈通电。定子的位置，是由嵌入到定子的霍尔传感器感知的。
　　无刷直流电机中的霍尔传感器
　　通常，在无刷直流电机转子的旋转路径周围，会安装3个霍尔传感器。无论何时，只要转子的磁极掠过霍尔元件时，根据转子当前磁极的极性霍尔元件会输出对应的高或低电平，这样只要根据3个霍尔元件产生的电平的时序就可以判断当前转子的位置，并相应的对定子绕组进行通电。
霍尔传感器测量原理，资料图
　　霍尔效应
　　当通电导体处于磁场中，由于磁场的作用力使得导体内的电荷会向导体的一侧聚集，当薄平板通电导体处于磁场中时这种效应更为明显，这样一侧聚集了电荷的导体会抵消磁场的这种影响，由于电荷在导体一侧的聚集，从而使得导体两侧产生电压，这种现象就称为霍尔效应，E.H霍尔在1879年发现了这一现象，故以此命名。
　　霍尔传感器测量原理
　　上图显示了NS磁极交替排列的转子的横截面，霍尔元件安放在电机的固定位置，将霍尔元件安放到电机的定子是比较复杂的，因为如果安放时位置没有和转子的磁场相切那么就可能导致霍尔元件的测量值不能准确的反应转子当前的位置，鉴于以上原因，为了简化霍尔元件的安装，通常在电机的转子上安装一颗冗余的磁体，这个磁体专门用来感应霍尔元件，这样就能起到和转子磁体感应的相同效果，霍尔元件一般按照圆周安放在印刷电路板上并配备了调节盖，这样用户就可以根据磁场的方向非常方便的调节霍尔元件的位置以便使它工作在最佳状态。
　　以上便是传感器专家网在无刷直流电机转子检测中的应用，未来，传感器专家网还将继续为您带来更多的此类应用，敬请期待。

霍尔传感器 测量位置：霍尔传感器是怎么检测无刷电机转子的位置的？

霍尔传感器也称霍尔传感器，是一个换能器，将变化的磁场转化为输出电压的变化。霍尔传感器被用于接近开关、霍尔、位置测量、转速测量和电流测量设备。
其最简单的形式是，传感器作为一个模拟换能器，直接返回一个电压。在已知磁场下，其距霍尔盘的距离可被设定。使用多组传感器，磁铁的相关位置可被推断出。通过导体的电流会产生一个随电流变化的磁场，并且霍尔效应传感器可以在不干扰电流情况下而测量电流，典型的构造为将其和绕组磁芯或在被测导体旁的永磁体合成一体。
通常，霍尔效应传感器和电路相连，从而允许设备以数字（开／关）模式操作，在这种情况下可以被称为开关。工业中常见的设备，例如气缸，也被用于日常设备中，如一些打印机使用他们来监测缺纸和敞盖的情况。当键盘被要求高可靠性时，便也设计霍尔传感器在其按键内。
一个轮上的两个磁铁经过霍尔效应传感器
霍尔效应传感器通常被用于计量车轮和轴的速度，例如在内燃机点火定时（正时）或转速表上。其在无刷直流电动机的使用，用来检测永磁铁的位置。图示中的轮子，带有两个等距的磁铁，传感器上的电压在一个周期内将两次达到峰值，此设置通常被用来校准磁盘驱动的速率。

霍尔传感器 测量位置：霍尔传感器检测电机转子位置

无刷直流电机控制中关键的一个环节就是知道电机转子当前的位置，霍尔传感器可以进行电机转子位置检测。我们经常听到的有120°和60°的安装方式，但是霍尔信号的波形是什么样的？下面就以120°的安装方式进行推导。
假设霍尔传感器和转子位置如下图所示：
注释：H1、H2、H3表示三个霍尔位置传感器，两对磁极。假设N→S或者S→N切换的边缘，霍尔位置传感器进行信号更新（下降沿或者上升沿）。
由图中可以看出转子顺时针旋转时，当旋转60°时（机械角度），H1将为0；H2为1;H3前30°为0，后30°为1;当再旋转60°时，H1前前30°为0，后30°为1；H2为0；H3为1；再经过60°，H1为1；H2前30°为0，后30°为1；H3为0；此时N→N完成一次更替，图形为：
在机械角度中为180°，因为两对极，电气角度为机械角度的2倍，扩充上图，形成电气角度图形：
该图为相差120°电气角度的图形。

霍尔传感器 测量位置：霍尔位置传感器

在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场b，在薄片的横向两侧会出现一个电压，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。vh称为霍尔电压。 　这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压，这个半导体薄片称为霍尔元件。 霍尔元件可用多种半导体材料制作，如ge、si、insb、gaas、inas、inasp等等。