CN107037379A - 霍尔传感装置、终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种霍尔传感装置，霍尔传感装置包括霍尔元件、阈值产生模块、电压处理模块、开关模块。霍尔元件用于根据磁体的磁感应强度输出对应的霍尔电压。阈值产生模块用于根据磁体的磁感应强度输出对应的电压阈值；电压处理模块，连接霍尔元件及阈值产生模块，用于对霍尔电压进行处理，并在处理后的霍尔电压大于电压阈值时输出第一电平信号。开关模块连接电压处理模块，用于在接收到第一电平信号时输出中断请求信号至控制装置。本发明还提供一种使用上述霍尔传感装置的终端。本发明的霍尔传感装置及终端利用阈值产生模块根据不同磁感应强度的磁体输出对应的电压阈值，从而可以适配不同的磁体，灵活性高、结构简单。

Description

霍尔传感装置、终端

技术领域

本发明涉及传感技术领域，特别是涉及一种霍尔传感装置、终端。

背景技术

当存在垂直于电流的磁场时则发生霍尔效应，霍尔效应是根据美国物理学家霍尔(A.H.Hall，1855—1938)的名字命名的。在这种情况下，磁场在垂直于磁场方向以及垂直于电流方向延伸的方向上产生被称为霍尔电压的电势差。霍尔电压的测量使得能够确定磁场的各分量的大小。

霍尔传感装置是一类可直接对磁场及其变化进行检测的传感器，通常也间接用于铁磁物质位置检测，并起到开关的作用，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感装置以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和附属电路组成的集成传感器。霍尔传感装置由于具有精度高、线性度好、温度漂移小等优点而在手机领域有着广泛应用，例如用于翻盖手机的开合盖检测、智能手机皮套的开合检测等。

但目前的霍尔传感装置只对固定的磁感应强度起作用，使得目前的霍尔传感装置只能与固定的磁感应强度的磁体搭配使用，灵活性低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种霍尔传感装置、终端，其可以适配不同磁感应强度的磁体，灵活性高且结构简单。

本发明提供一种霍尔传感装置，所述霍尔传感装置包括霍尔元件、阈值产生模块、电压处理模块、开关模块。所述霍尔元件用于根据磁体的磁感应强度输出对应的霍尔电压。所述阈值产生模块用于根据所述磁体的磁感应强度输出对应的电压阈值。所述电压处理模块连接所述霍尔元件及所述阈值产生模块，用于对所述霍尔电压进行处理，并在处理后的霍尔电压大于所述电压阈值时输出第一电平信号。所述开关模块连接所述电压处理模块，用于在接收到第一电平信号时输出中断请求信号至控制装置。

进一步地，所述阈值产生模块包括寄存单元，所述寄存单元连接所述控制装置及所述电压处理模块，用于接收所述控制装置输出的控制信号，以输出与所述磁体的磁感应强度对应的电压阈值至所述电压处理模块。

进一步地，所述霍尔传感装置包括电源接收端口、输入/输出端口、接地端口；所述霍尔传感装置的输入/输出端口与所述控制装置通过单总线相连；所述开关模块通过所述单总线输出中断请求信号至所述控制装置，所述寄存单元通过所述单总线接收所述控制装置输出的所述控制信号。

进一步地，所述阈值产生模块还包括第一锁存单元，所述第一锁存单元连接所述寄存单元，并通过所述输入/输出端口与所述控制装置相连，用于切换所述输入/输出端口用于输出中断请求信号或用于接收所述控制信号。

进一步地，所述电压处理模块包括运算放大单元及施密特触发单元。所述运算放大单元所述运算放大单元连接所述霍尔元件，用于将所述霍尔元件输出的霍尔电压进行放大处理。所述施密特触发单元连接所述运算放大单元及所述寄存单元，用于在处理后的霍尔电压大于所述电压阈值时输出第一电平信号。

进一步地，所述电压处理模块还包括动态消除失调单元和/或采样保持单元和/或第二锁存单元。所述动态消除失调单元位于所述霍尔元件与所述运算放大单元之间，用于对所述霍尔电压进行动态消除处理。所述采样保持单元位于所述运算放大单元与所述施密特触发单元之间，用于对所述霍尔电压进行采样保持处理。所述第二锁存单元位于所述施密特触发单元与所述开关模块之间，用于对所述施密特触发单元输出的第一电平信号进行锁存处理。

进一步地，所述开关模块包括第一开关元件及第二开关元件。所述第一开关元件包括第一通路端、第一控制端及第二通路端，所述第一开关元件的第一通路端接收直流电压。所述第二开关元件包括第三通路端、第二控制端及第四通路端，所述第二开关元件的第三通路端连接所述第一开关元件的第二通路端，并通过所述输入/输出端口与所述控制装置相连。所述第二开关元件的第二控制端连接所述第一开关元件的第一控制端，所述第二开关元件的第四通路端通过所述接地端口接地。

进一步地，所述霍尔传感装置还包括时钟模块，所述时钟模块连接所述电压处理模块、所述开关模块及所述阈值产生模块，用于分别输出对应的时钟信号至所述电压处理模块、所述开关模块及所述阈值产生模块。

进一步地，所述时钟模块与所述开关模块均通过所述电源接收端口接收直流电压。

本发明还提供一种终端，所述终端包括上述的霍尔传感装置。

本发明的霍尔传感装置及终端利用阈值产生模块根据不同磁感应强度的磁体输出对应的电压阈值，从而可以适配不同的磁体，灵活性高、结构简单。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的霍尔传感装置的模块示意图。

图2为本发明第二实施例提供的霍尔传感装置的电路示意图。

图3为如图2所示的霍尔传感装置的封装示意图。

图4为本发明第三实施例提供的终端的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的霍尔传感装置、终端其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如下。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。

图1为本发明第一实施例提供的霍尔传感装置10的模块示意图。如图1所示，霍尔传感装置10包括霍尔元件101、阈值产生模块102、电压处理模块103及开关模块104。

其中，霍尔元件101用于根据磁体的磁感应强度输出对应的霍尔电压。

具体地，霍尔元件是根据霍尔效应进行磁电转换的磁敏元件，霍尔元件101可以是一个N型半导体薄片，若在N型半导体薄片相对两侧通以控制电流I，而在N型半导体薄片垂直方向加以磁场，则在N型半导体薄片另外两侧便会产生一个大小与电流和磁场的乘积成正比的霍尔电压。

其中，阈值产生模块102用于根据磁体的磁感应强度输出对应的电压阈值。阈值产生模块102可以根据不同磁感应强度的磁体，输出不同的电压阈值，以适配不同的磁体。

在本发明一实施例中，阈值产生模块102也可以在磁体的磁感应强度位于不同的区间时，输出不同的电压阈值。例如，当磁体的磁感应强度在100特斯拉至105特斯拉之间时，阈值产生模块102输出的电压阈值为2伏特，当磁体的磁感应强度在105特斯拉至110特斯拉之间时，阈值产生模块102输出的电压阈值为2.5伏特等等，但本发明并不以此为限。

其中，电压处理模块103连接霍尔元件101及阈值产生模块102，用于对霍尔电压进行处理，并在处理后的霍尔电压大于电压阈值时输出第一电平信号。开关模块104连接电压处理模块103，用于在接收到第一电平信号时输出中断请求信号至控制装置20(图1中未示出，请参图3)。

本实施例的霍尔传感装置10利用阈值产生模块102根据不同磁感应强度的磁体输出对应的电压阈值，从而使得霍尔传感装置10可以适配不同的磁体，灵活性高且结构简单。

图2为本发明第二实施例提供的霍尔传感装置的电路示意图。如图2所示，霍尔传感装置10包括霍尔元件101、阈值产生模块102、电压处理模块103及开关模块104。

在一实施方式中，霍尔传感装置10还包括时钟模块105。

具体地，时钟模块105连接电压处理模块103、开关模块104及阈值产生模块102，用于分别输出对应的时钟信号至电压处理模块103、开关模块104及阈值产生模块102。

图3为如图2所示的霍尔传感装置的封装示意图。请同时参考图2及图3，在本发明一实施方式中，霍尔元件101、阈值产生模块102、电压处理模块103及开关模块104可以但不限于集成设置于同一芯片中。霍尔传感装置10包括电源接收端口VDD、输入/输出端口IN/OUT及接地端口GND。

其中，霍尔传感装置10的时钟模块105与开关模块104均通过电源接收端口VDD接收直流电压。霍尔传感装置10的开关模块104与阈值产生模块102均通过输入/输出端口IN/OUT与控制装置20相连。霍尔传感装置10的电压处理模块103及开关模块104通过接地端口GND接地。由于霍尔传感器仅仅包括电源接收端口VDD、输入/输出端口IN/OUT及接地端口GND这三个端口，因此，本实施例的霍尔装置10的兼容性高。

在本发明一实施方式中，阈值产生模块102包括寄存单元112，寄存单元112连接控制装置20及电压处理模块103，用于接收控制装置20输出的控制信号，以输出与磁体的磁感应强度对应的电压阈值至电压处理模块103。

在本发明一实施方式中，霍尔传感装置10的输入/输出端口IN/OUT与控制装置20可以但不限于通过单总线相连，这样使得霍尔传感装置10与控制装置20之间的线路简单，硬件成本低。在其它实施方式中，霍尔传感装置10的输入/输出端口IN/OUT与控制装置20也可以但不限于通过I2C总线、SPI总线和SCI总线等相连。

具体地，开关模块104通过单总线输出中断请求信号至控制装置20。阈值产生模块102的寄存单元112通过单总线接收控制装置20输出的控制信号。

具体地，控制装置20可以但不限于接收根据磁体的磁感应强度输入的控制指令，以输出相应的控制信号，从而控制阈值产生模块102输出对应的电压阈值。控制指令可以但不限于通过输入装置例如键盘、触摸屏等输入。

在本发明一实施方式中，阈值产生模块102还包括第一锁存单元122，第一锁存单元122连接寄存单元112，并通过输入/输出端口IN/OUT与控制装置20相连，用于切换输入/输出端口IN/OUT用于输出中断请求信号或用于接收控制信号。

具体地，第一锁存单元122可以但不限于通过SR锁存器实现等等。

具体地，第一锁存单元122可以通过电源接收端口VDD接收直流电压。

具体地，电压处理模块103可以但不限于包括运算放大单元123及施密特触发单元143。运算放大单元123连接霍尔元件101，用于将霍尔元件101输出的霍尔电压进行放大处理。施密特触发单元143连接运算放大单元123及寄存单元112，用于在处理后的霍尔电压大于电压阈值时输出第一电平信号。

在一实施方式中，施密特触发单元143可以但不限于为同相施密特触发器，第一电平信号可以但不限于为高电平信号。

在一实施方式中，电压处理模块103还可以但不限于包括动态消除失调单元113、采样保持单元133及第二锁存单元153。

具体地，由于温度变化的机械压力和热应力容易导致霍尔元件101输出的霍尔电压产生失调，因此可以利用位于霍尔元件101与运算放大单元123之间的动态消除失调单元113对霍尔电压进行动态消除处理。

具体地，采样保持单元133位于运算放大单元123与施密特触发单元143之间，用于对霍尔电压进行采样保持处理，以在一定的转换时间内，保持霍尔电压基本不变，以保证霍尔电压转换为第一电平信号的转换精度。

具体地，第二锁存单元153位于施密特触发单元143与开关模块104之间，用于对施密特触发单元143输出的第一电平信号进行锁存处理。

具体地，第二锁存单元153可以但不限于通过SR锁存器实现等等。

具体地，第二锁存单元153可以通过电源接收端口VDD接收直流电压。

在一实施方式中，开关模块104包括第一开关元件M1及第二开关元件M2。第一开关元件M1包括第一通路端、第一控制端及第二通路端，第一开关元件M1的第一通路端接收直流电压。第二开关元件M2包括第三通路端、第二控制端及第四通路端，第二开关元件M2的第三通路端连接第一开关元件M1的第二通路端，并通过输入/输出端口IN/OUT与控制装置20相连。第二开关元件M2的第二控制端连接第一开关元件M1的第一控制端，第二开关元件M2的第四通路端通过接地端口接地。

在一实施方式中，第一开关元件M1与第二开关元件M2均为增强型金属氧化物半导体场效应晶体管。且第一开关元件M1为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，第二开关元件M2为N沟道MOS管。第一开关元件M1的第一通路端为漏极、第一控制端为栅极、第二通路端为源极。第二开关元件M2的第三通路端为漏极、第二控制端为栅极、第四通路端为源极。

具体地，开关模块104在接收到高电平信号时，第一开关元件M2导通，从而使得开关模块104可通过输入/输出端口IN/OUT输出低电平的中断信号至控制装置20。

在其它实施方式中，第一开关元件M1与第二开关元件M2也可以为其它类型的开关元件例如双极型晶体管等等。

本实施例的霍尔传感装置10利用阈值产生模块102根据不同磁感应强度的磁体输出对应的电压阈值，从而使得霍尔传感装置10可以适配不同的磁体，灵活性高且结构简单。此外，本实施例的霍尔传感器10利用第一锁存单元122切换输入/输出端口IN/OUT用于输入或输出，使得霍尔传感器10仅仅包括电源接收端口VDD、输入/输出端口IN/OUT、接地端口GND，兼容性好，且结构简单。

此外，本实施例的霍尔传感装置10利用动态消除失调单元113、采样保持单元133、第二锁存单元153对信号进行处理，从而提高了霍尔传感装置10的可靠性。

图4为本发明第三实施例提供的终端的结构示意图。具体地，终端可以但不限于为手机、笔记本等等。如图4所示，终端包括上述的霍尔传感装置10及控制装置20。霍尔传感装置10的具体结构请参考图1或图2，在此不再赘述。其中，控制装置20可以但不限于包括中央处理器或微控制器等等。

在本发明一实时方式中，请同时参考图3及图4，霍尔传感装置10的各个模块可以但限于集成设置于同一芯片中。霍尔传感装置10包括电源接收端口VDD、输入/输出端口IN/OUT、接地端口GND。霍尔传感装置10通过输入/输出端口IN/OUT与控制装置20相连。

在一实施方式中，终端还可以包括存储器、存储控制器、外设接口、射频模块、定位模块、摄像模块、音频模块、屏幕以及按键模块。这些组件通过一条或多条通讯总线/信号线相互通讯。

其中，存储器可用于存储软件程序以及模块。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储模块、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于中央处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。中央处理器以及其他可能的组件对存储器的访问可在存储控制器的控制下进行。

其中，外设接口将各种输入/输入模块耦合至CPU以及存储器。中央处理器运行存储器内的各种软件、指令以执行终端的各种功能以及进行数据处理。

在一些实施例中，外设接口，中央处理器以及存储控制器可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

其中，射频模块用于接收以及发送电磁波，实现电磁波与电信号的相互转换，从而与通讯网络或者其他设备进行通讯。射频模块可包括各种现有的用于执行这些功能的电路元件，例如，天线、射频收发器、数字信号处理器、加密/解密芯片、用户身份模块(SIM)卡、存储器等等。射频模块可与各种网络如互联网、企业内部网、无线网络进行通讯或者通过无线网络与其他设备进行通讯。上述的无线网络可包括蜂窝式电话网、无线局域网或者城域网。上述的无线网络可以使用各种通信标准、协议及技术，包括但并不限于全球移动通信装置(Global System for Mobile Communication,GSM)、增强型移动通信技术(Enhanced DataGSM Environment,EDGE),宽带码分多址技术(wideband code division multipleaccess,W-CDMA)，码分多址技术(Code division access,CDMA)、时分多址技术(timedivision multiple access,TDMA)，蓝牙，无线保真技术(Wireless,Fidelity，WiFi)(如美国电气和电子工程师协会标准IEEE.a，IEEE.b,IEEE.g和/或IEEE.n)、网络电话(Voiceover internet protocal,VoIP)、全球微波互联接入(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，Wi-Max)、其他用于邮件、即时通讯及短消息的协议，以及任何其他合适的通讯协议，甚至可包括那些当前仍未被开发出来的协议。

其中，定位模块用于获取终端的当前位置。定位模块的实例包括但不限于全球卫星定位装置(GPS)、基于无线局域网或者移动通信网的定位技术。

其中，摄像模块用于拍摄照片或者视频。拍摄的照片或者视频可以存储至存储器内，并可通过射频模块发送。

其中，音频模块向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。音频电路从外设接口处接收声音数据，将声音数据转换为电信息，将电信息传输至扬声器。扬声器将电信息转换为人耳能听到的声波。音频电路还从麦克风处接收电信息，将电信号转换为声音数据，并将声音数据传输至外设接口中以进行进一步的处理。音频数据可以从存储器处或者通过射频模块获取。此外，音频数据也可以存储至存储器中或者通过射频模块进行发送。在一些实例中，音频模块还可包括一个耳机播孔，用于向耳机或者其他设备提供音频接口。

其中，屏幕在终端与用户之间提供一个输出界面。具体地，屏幕向用户显示视频输出，这些视频输出的内容可包括文字、图形、视频、及其任意组合。一些输出结果是对应于一些用户界面对象。可以理解的，屏幕还可以包括触控屏幕。触控屏幕在终端与用户之间同时提供一个输出及输入界面。除了向用户显示视频输出，触控屏幕还接收用户的输入，例如用户的点击、滑动等手势操作，以便用户界面对象对这些用户的输入做出响应。检测用户输入的技术可以是基于电阻式、电容式或者其他任意可能的触控检测技术。触控屏幕显示单元的具体实例包括但并不限于液晶显示器或发光聚合物显示器。

按键模块同样提供用户向终端进行输入的接口，用户可以通过按下不同的按键以使终端执行不同的功能。

本发明的霍尔传感装置及终端利用阈值产生模块根据不同磁感应强度的磁体输出对应的电压阈值，从而可以适配不同的磁体，灵活性高、结构简单。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于终端类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种霍尔传感装置，其特征在于，所述霍尔传感装置包括：

霍尔元件，所述霍尔元件用于根据磁体的磁感应强度输出对应的霍尔电压；

阈值产生模块，用于根据所述磁体的磁感应强度输出对应的电压阈值；

电压处理模块，连接所述霍尔元件及所述阈值产生模块，用于对所述霍尔电压进行处理，并在处理后的霍尔电压大于所述电压阈值时输出第一电平信号；

开关模块，连接所述电压处理模块，用于在接收到第一电平信号时输出中断请求信号至控制装置。

2.如权利要求1所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述阈值产生模块包括：

寄存单元，所述寄存单元连接所述控制装置及所述电压处理模块，用于接收所述控制装置输出的控制信号，以输出与所述磁体的磁感应强度对应的电压阈值至所述电压处理模块。

3.如权利要求2所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述霍尔传感装置包括电源接收端口、输入/输出端口、接地端口；所述霍尔传感装置的输入/输出端口与所述控制装置通过单总线相连；所述开关模块通过所述单总线输出中断请求信号至所述控制装置，所述寄存单元通过所述单总线接收所述控制装置输出的所述控制信号。

4.如权利要求3所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述阈值产生模块还包括：

第一锁存单元，所述第一锁存单元连接所述寄存单元，并通过所述输入/输出端口与所述控制装置相连，用于切换所述输入/输出端口用于输出中断请求信号或用于接收所述控制信号。

5.如权利要求3所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述电压处理模块包括：

运算放大单元，所述运算放大单元连接所述霍尔元件，用于将所述霍尔元件输出的霍尔电压进行放大处理；

施密特触发单元，所述施密特触发单元连接所述运算放大单元及所述寄存单元，用于在处理后的霍尔电压大于所述电压阈值时输出第一电平信号。

6.如权利要求5所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述电压处理模块还包括：

动态消除失调单元，位于所述霍尔元件与所述运算放大单元之间，用于对所述霍尔电压进行动态消除处理；和/或

采样保持单元，位于所述运算放大单元与所述施密特触发单元之间，用于对所述霍尔电压进行采样保持处理；和/或

第二锁存单元，位于所述施密特触发单元与所述开关模块之间，用于对所述施密特触发单元输出的第一电平信号进行锁存处理。

7.如权利要求3所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述开关模块包括：

第一开关元件，包括第一通路端、第一控制端及第二通路端，所述第一开关元件的第一通路端接收直流电压；

第二开关元件，包括第三通路端、第二控制端及第四通路端，所述第二开关元件的第三通路端连接所述第一开关元件的第二通路端，并通过所述输入/输出端口与所述控制装置相连，所述第二开关元件的第二控制端连接所述第一开关元件的第一控制端，所述第二开关元件的第四通路端通过所述接地端口接地。

8.如权利要求3所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述霍尔传感装置还包括：

时钟模块，所述时钟模块连接所述电压处理模块、所述开关模块及所述阈值产生模块，用于分别输出对应的时钟信号至所述电压处理模块、所述开关模块及所述阈值产生模块。

9.如权利要求8所述的霍尔传感装置，其特征在于，所述时钟模块与所述开关模块均通过所述电源接收端口接收直流电压。

10.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的霍尔传感装置。