[发明专利]开关型霍尔传感器斩波延迟测量方法及系统

说明书

本发明揭示了一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量方法，包括：为磁环供电，使其开始旋转；直流电源为霍尔传感器供电；开启示波器，观察输出信号VOUT的波形；VOUT波形为一个随机周期的方波；设置示波器为触发模式，用上述方波的上升沿作为触发沿，同时打开示波器的余辉显示功能；由于开启了余辉显示功能，这些下降沿全都显示在示波器屏幕上，形成一个带状余辉；若磁环的转动周期和斩波采样周期恰好是整数倍关系，那么下降沿将会出现在固定位置，因此需调节磁环的转速，使得下降沿的余辉宽度达到最大；此时测量传感器输出波形的下降沿余辉宽度，即最早的下降沿与最晚的下降沿的时间差，即为斩波延迟TCD。本发明可降低硬件设备成本，测量步骤简易。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种霍尔传感器，尤其涉及一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量方法；同时，本发明还涉及一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量系统。

背景技术

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁传感器。霍尔传感器分为开关型霍尔传感器和线性霍尔传感器两大类。其中开关型霍尔传感器能够实现距离检测、速度检测等功能，广泛地应用于工业控制，检测技术和信息处理等领域，特别是在直流无刷电机等应用中，开关型霍尔传感器是其核心元件，市场需求十分庞大。

开关型霍尔传感器的工作特性如图1所示。横坐标表示传感器附近磁场强度B，纵坐标表示传感器输出电压VOUT。当B>BOP时，VOUT为低电平(BOP称为磁工作点阈值)；当B<BRP时，VOUT为高电平(BRP称为磁释放点阈值)；当BRP<B<BOP时，VOUT取决于前一状态的值，既可能高也可能低。

斩波延迟是开关型霍尔传感器的关键技术指标之一。“斩波”技术(chopping)是一种广泛应用于霍尔传感器中的电路设计技术，即通过多次采样来消除模拟电路的零输入漂移。由于斩波技术的采样周期有限(不能为无限小)，因此传感器输出VOUT的变化只能在每次采样时刻被更新，而无法精确定位到两次采样之间的任意时刻。举例来说如图2所示，若斩波的相邻两次采样时刻分别为t1和t2，而在tx时刻环境磁场B＝BOP。若没有斩波(理想情况)，则VOUT在tx时刻就会立刻变成低电平，但因VOUT只能在采样时刻被更新，故必须等到t2时刻才能变低电平。由于tx随机出现在t1到t2间的任意时刻，这就使得实际翻转时刻t2和理想翻转时刻tx之间有一个随机的延迟。当tx接近t1时，这个随机延迟有最大值，这就是斩波延迟(TCD)。

当应用在电机等环境中时，由于斩波延迟的存在，即使电机匀速旋转，传感器输出VOUT的翻转时刻也会存在随机的延迟，周期不固定，如图3所示。电机转子有若干对磁极，N极附近磁场BN<BRP，S极附近磁场BS>BOP。此时理想输出为固定周期的方波信号，而实际输出VOUT的周期受斩波延迟的影响而变得随机。用此VOUT信号去控制电机旋转时，VOUT的随机翻转会大大降低电机的控制效率，限制电机工作的整体性能。

现有的开关型霍尔传感器测试方法比较单一：将传感器置于静态的磁场环境中，缓慢改变磁场强度，记录VOUT由高电平变为低电平时的磁场强度为BOP；记录VOUT由低电平变为高电平时的磁场强度为BRP。斩波延迟由于涉及到传感器内部电路的采样信号，不易直接测试获取，因此目前还没有针对斩波延迟的有效测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量方法，可降低硬件设备成本，测量步骤简易。

此外，本发明还提供一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量系统，可降低硬件设备成本，测量步骤简易。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种开关型霍尔传感器斩波延迟测量方法，所述测量方法包括：

步骤S1、给磁环供电，使其开始旋转；给直流电源设置合适的供电电压，供电电压为3V～30V，给霍尔传感器供电；