[发明专利]一种基于霍尔效应的非接触式位置传感器

说明书

一种基于霍尔效应的非接触式位置传感器，属于传感器技术领域，本发明为解决现有霍尔式位置传感器只能测量一个维度上的位置变化，且直接输出测量结果，存在测量精度差，易受外界磁场干扰的问题。它包括：四个霍尔敏感器件沿磁缸的周向均匀分布设置，霍尔敏感器件与磁缸之间存在相等的距离，且四个霍尔敏感器件均置于磁缸的有效感应区内；当磁缸移动时，磁缸产生变化的磁场，磁敏感单元采集获取变化的磁场信号，将磁场信号转换为电压信号，并将电压信号输出至数据处理单元；数据处理单元通过电压信号的变化判断磁缸位置的变化。本发明用于对非接触式的位置感知。

技术领域

本发明涉及一种非接触式位置传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

位置传感器作为一个极其重要的传感器，已经广泛应用于汽车电子油门、制动踏板、发动机节气门、飞行控制器等领域。位置传感器有接触式和非接触式两种，非接触式又分为霍尔式、电容式和电涡流式。

现有的霍尔式位置传感器是以集成线性霍尔器件配合磁缸(2)进行位置测量，存在的问题有：

1、主要是测量一个维度上的位置变化，不能对传感器所在的有效区域内二维的方向和位置变化进行判断；

2、以霍尔直接测量的结果为输出，精度差，并且容易受到外界磁场干扰。

发明内容

本发明目的是为了解决现有霍尔式位置传感器只能测量一个维度上的位置变化，且直接输出测量结果，存在测量精度差，易受外界磁场干扰的问题，提供了一种基于霍尔效应的非接触式位置传感器。

本发明所述的一种基于霍尔效应的非接触式位置传感器，它包括磁敏感单元、磁缸和数据处理单元；所述磁敏感单元包括四个霍尔敏感器件；

四个霍尔敏感器件沿磁缸的周向均匀分布设置，霍尔敏感器件与磁缸之间存在相等的距离，且四个霍尔敏感器件均置于磁缸的有效感应区内；

当磁缸移动时，磁缸产生变化的磁场，磁敏感单元采集获取变化的磁场信号，将磁场信号转换为电压信号，并将电压信号输出至数据处理单元；

数据处理单元通过电压信号的变化判断磁缸位置的变化。

优选的，它还包括信号采集模块，所述磁敏感单元输出的电压信号通过信号采集模块输出至数据处理单元。

优选的，所述霍尔敏感器件采用GaAs材料的线性敏感器件。

优选的，所述霍尔敏感器件输出的电压信号的速度变化相同，幅值变化不同。

优选的，所述数据处理单元通过快响应算法识别电压信号的幅值变化，获得磁缸位置的变化。

优选的，所述处理单元获得磁缸位置的变化的具体方法包括：

根据四个霍尔敏感器件的电压幅值变化大小，判断磁缸变化的四象限方位，即获得磁缸的偏移变化方向；

根据对称的两个霍尔敏感器件的电压幅值变化大小，计算获得磁缸的偏移大小；

根据相邻的两个霍尔敏感器件的电压幅值变化大小，计算获得磁缸的偏移角度；

磁缸的偏移变化方向、磁缸的偏移大小和磁缸的偏移角度共同构成磁缸位置的变化。

本发明提出的一种基于霍尔效应的非接触式位置传感器，具有如下优点：

1、由四个空间位置排布的霍尔敏感器件构成磁敏感单元，感知磁缸产生的磁场变化，根据输出电压信号的变化，快速识别出磁缸在有效感应区内的移动位置和方向。

2、通过四个线性的霍尔敏感器件实现了非接触式二维平面内的位置感知，与单线程位置传感器相比，位置分辨能力得到极大提升。

3、零度敏度，响应速度快，方向和位置分辨能力强。