CN112838575A - 一种温度补偿的霍尔传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度补偿的霍尔传感器装置,包括电源供电电路、主霍尔传感器电路、辅霍尔传感器电路与输出滤波电路;辅霍尔传感器电路输出端用于驱动霍尔传感器线圈;两路霍尔传感器电路均包括依次相连的霍尔传感器、限电压电路、同向比例电路与驱动功率放大电路;两路驱动功率放大电路的输出端分别与输出滤波电路相连。本发明具有电源接反保护功能,具有抑制外部电源波动的功能;具有减小电源纹波的功能;具有同向比例电路功能;具有抑制电磁兼容的功能;具有抑制电磁辐射的功能;用传感器自身线圈磁场和外部母线产生组成闭环系统功能;具有自动补偿温度性能的功能。
Description
技术领域
本发明涉及传感器电路技术领域,尤其涉及一种温度补偿的霍尔传感器装置。
背景技术
目前导弹牵引头控制电机使用的电压传感器,通常采用霍尔传感器感应电机电流传感器大小,再通过电压放大,再进行信号标准化处理,把电机电流变为0~5V标准电压信号。该电路有如下弊端:
(1)电源电压为电压源,不能适应温度变化;
(2)抗干扰能力差;
(3)抗电源电压干扰能力差;
(4)对电磁兼容适应能力低;
(5)是开环测量,采样精度低。
因此,现有传感器电路无法满足现代军用电控系统的技术要求。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种温度补偿的霍尔传感器装置,包括电源供电电路、主霍尔传感器电路、辅霍尔传感器电路与输出滤波电路;辅霍尔传感器电路输出端用于驱动霍尔传感器线圈;两路霍尔传感器电路均包括依次相连的霍尔传感器、限电压电路、同向比例电路与驱动功率放大电路;两路驱动功率放大电路的输出端分别与输出滤波电路相连;电源供电电路包括依次相连的电源接反保护电路、差模电感电路、共模电容电路、电压隔离转换电路与三端稳压电路;三端稳压电路的输出端与霍尔传感器、限电压电路、驱动功率放大电路的电源输入端相连。
本发明的有益效果在于:本发明具有电源接反保护功能,具有抑制外部电源波动的功能;具有减小电源纹波的功能;具有同向比例电路功能;具有抑制电磁兼容的功能;具有抑制电磁辐射的功能;用传感器自身线圈磁场和外部母线产生组成闭环系统功能;具有自动补偿温度性能的功能。
附图说明
图1是电源供电电路的原理图;
图2是霍尔传感器装置的原理图;
图3是电源供电电路的电路图;
图4是主霍尔传感器电路、辅霍尔传感器电路与输出滤波电路的电路图。
图中:P1-电源输入接口;P2-主霍尔传感器;P3-辅霍尔传感器;U1-DC/DC转换器;U2-三端稳压器;V1-第一运算放大器;V2-第二运算放大器;D1-第一二极管;D2-第二二极管;D3-第三二极管;D4-第四二极管;D5-第五二极管;L1-第一差模电感;L2-第二差模电感;L3-第三差模电感;L4-第四差模电感;L5-第五电感;L6-霍尔传感器线圈;R1-第一电阻;R2-第二电阻;R3-第三电阻;R4-第四电阻;R5-第五电阻;R6-第六电阻;R7-第七电阻;R8-第八电阻;R9-第九电阻;R10-第十电阻;Q1-第一三极管;Q2-第二三极管;Q3-第三三极管;Q4-第四三极管;C1-第一电容;C2-第二共模电容;C3-第三共模电容;C4-第四电容;C5-第五电容;C6-第六电容;C8-第八电容;C9-第九电容;C10-第十电容;C11-第十一电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如附图1所示,本发明一种温度补偿的霍尔传感器装置,包括电源供电电路、主霍尔传感器电路、辅霍尔传感器电路与输出滤波电路;辅霍尔传感器电路输出端用于驱动霍尔传感器线圈;两路霍尔传感器电路均包括依次相连的霍尔传感器、限电压电路、同向比例电路与驱动功率放大电路;两路驱动功率放大电路的输出端分别与输出滤波电路相连;电源供电电路包括依次相连的电源接反保护电路、差模电感电路、共模电容电路、电压隔离转换电路与三端稳压电路;三端稳压电路的输出端与霍尔传感器、限电压电路、驱动功率放大电路的电源输入端相连。
具体的,如附图1所示,P1为电源输入接口,所述电源接反保护电路包括第一二极管;差模电感电路包括第一差模电感、第二差模电感、第一电容与第三差模电感;共模电容电路包括第二共模电容与第三共模电容;电压隔离转换电路包括DC/DC转换器;三端稳压电路包括第四电容、第四差模电感、三端稳压器与第六电容;第一二极管正极与第二差模电感第一端用于电源输入;第一二极管负极通过第一差模电感接电容第一端、第三差模电感第一输入端;第二差模电感第二端接第一电容第二端、第三差模电感的第二输入端;第三差模电感的第一输出端接第二共模电容第一端、DC/DC转换器正输入端;第三差模电感的第二输出端接第三共模电容第二端、DC/DC转换器负输入端;第二共模电容第二端、第三共模电容第二端接地;DC/DC转换器正输出端接第四差模电感第一端、第四电容第一端;第四差模电感第二端接第五电容第一端、三端稳压器的输入端;DC/DC转换器负输出端、第四电容第二端、第五电容第二端接地;三端稳压器输出端接第六电容第一端;第六电容第二端接地。
具体的,所述主霍尔传感器电路的限电压电路包括第二三极管与第三三极管;辅霍尔传感器电路的限电压电路包括第四二极管与第五二极管;设主霍尔传感器电路的霍尔传感器为主霍尔传感器,设辅霍尔传感器电路的霍尔传感器为辅霍尔传感器;电源供电电路的输出端接第二二极管的负极、第四二极管的负极;第二三极管的正极、第三三极管的负极接主霍尔传感器的输出端、主霍尔传感器电路的限电压电路的输出端;第四三极管的正极、第五三极管的负极接辅霍尔传感器的输出端、辅霍尔传感器电路的限电压电路的输出端。
具体的,所述主霍尔传感器电路的同向比例电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻与第一运算放大器;辅霍尔传感器电路的同向比例电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻与第二运算放大器;主霍尔传感器电路的限电压电路通过第二电阻接第三电阻第二端、第一运算放大器同向输入端;主霍尔传感器电路的限电压电路通过第八电阻接第二运算放大器的反向输入端、第九电阻的第一端;辅霍尔传感器电路的限电压电路通过第一电阻接第一运算放大器的反向输入端、第四电阻的第一端;辅霍尔传感器电路的限电压电路通过第七电阻接第六电阻的第二端、第二运算放大器的同向输入端;第三电阻的第一端与第六电阻的第一端接地;第四电阻的第二端接主霍尔传感器电路的同向比例电路的输出端;第九电阻的第二端接辅霍尔传感器电路的同向比例电路的输出端。
具体的,所述主霍尔传感器电路的驱动功率放大电路包括第五电阻、第一三极管、第二三极管;主霍尔传感器电路的限电压电路接第五电阻第一端、第一三极管基极、第二三极管基极;电源供电电路的输出端接第一三极管集电极;第一三极管的发射极、第五电阻的输出端、第二三极管的发射极接主霍尔传感器电路的驱动功率放大电路的输出端;第二三极管的集电极接地;辅霍尔传感器电路的驱动功率放大电路包括第十电阻、第三二极管、第四二极管;辅霍尔传感器电路的限电压电路接第十电阻第一端、第三三极管基极、第四三极管基极;电源供电电路的输出端接第三三极管集电极;第三三极管的发射极、第十电阻的输出端、第四三极管的发射极接辅霍尔传感器电路的驱动功率放大电路的输出端;第四三极管的集电极接地。
具体的,所述滤波电路第八电容、第五电感、第九电容、第十电容与第十一电容;主霍尔传感器电路的输出端接第五电感第一端、第八电容第一端;第五电感第二端接第九电容第二端、第十电容第一端、滤波电路第一输出端;辅霍尔传感器电路的输出端通过霍尔传感器线圈接第八电容第二端、第十电容第二端、第十一电容第一端、滤波电路第二输出端。
本发明的工作原理如下:
霍尔传感器装置经过一个电源接反保护电路,即正电源输入端通过方向二极管,防止电源接反而损坏传感器;然后经过两个差模电感对电源杂波进行滤波,降低电源浪涌对传感器的影响;然后经过一个共模电容,减少电源波动对传感器性能的影响,降低传感器工作过程中对外部电源的影响;然后经过一个电压隔离转换电路,进行电源隔离,得到隔离电源电压;然后经过一个差模电感,得到+24V电压,目的是对电压隔离转换电路的输出正电压进行稳压、消除噪音和抑制干扰;+24V通过一个三端稳压芯片得到+5V。
主霍尔传感器芯片经过一个向上/下限电压电路,目的是防止霍尔传感器芯片的输出电压超过+5V或者低于0V损坏传感器电路;经过一个同向比例电路,比例电路的正端接主霍尔传感器芯片经过一个向上/下限电压电路的输出,比例电路的负端接辅助霍尔传感器芯片经过一个向上/下限电压电路的输出;同向比例电路驱动功率放大电路,功率放大电路的作用是把同向比例电路的电压信号变为电流信号;主霍尔传感器电路的功率放大电路再经过一个滤波电路,到达传感器输出电流信号的正端OUT+,辅霍尔传感器电路的功率放大电路驱动传感器线圈后到达传感器的负端OUT-。线圈以单方向绕制在有一个开口的环形铁芯上,线圈内圈的电流方向和外部母线电流方向相反,传感器铁芯材料为导磁材料。主霍尔元件的感应面和环形线圈产生的磁场方向垂直,霍尔元件感应面感应极性和磁场方向相同,环形线圈通过产生的磁场和外部母线产生的磁场相等的时候,主霍尔传感器装置的输出电流为一个稳定变的电流值,这个电流值就通过数据变换为外部被测母线的电流大小,而辅霍尔传感器就是感应传感器温度的变化,辅助传感器信号引入同向比例电路,从而形成了闭环,起到了温度补偿的作用。
为了减低和消除温度对传感器的影响,在传感器电路中增加了一个辅助霍尔芯片以及先关电路。铁芯的作用:就是把线圈电流变为磁场大小。线圈的作用:把线圈电流变为磁场作用在霍尔芯片上,使霍尔芯片反应被测外部电流大小。
为了防止电源接反损坏传感器,增加了电源接反保护电路;为了抑制外部电源的干扰和减少传感器本身对外部电源、设备的影响增加了差模电感电路、共模电容电路、共模电感电路;为了检测外部母线电流增加了同向比例电路;为了抑制温度对传感器的影响,增加了辅助霍尔传感器,为了增加输出信号的抗干扰能力,在功放电路的输出增加了滤波电路。
本发明的霍尔传感器装置的特点:具有电源接反保护功能;具有抑制外部电源波动的功能;具有减小电源纹波的功能;具有同向比例电路功能;具有抑制电磁兼容的功能;具有抑制电磁辐射的功能;用传感器自身线圈磁场和外部母线产生组成闭环系统功能;具有自动补偿温度性能的功能;传感器铁芯材料为铁镍合金;传感器线圈采用单方向绕线方式;传感器外壳为塑料材料。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,包括电源供电电路、主霍尔传感器电路、辅霍尔传感器电路与输出滤波电路;辅霍尔传感器电路输出端用于驱动霍尔传感器线圈;两路霍尔传感器电路均包括依次相连的霍尔传感器、限电压电路、同向比例电路与驱动功率放大电路;两路驱动功率放大电路的输出端分别与输出滤波电路相连;电源供电电路包括依次相连的电源接反保护电路、差模电感电路、共模电容电路、电压隔离转换电路与三端稳压电路;三端稳压电路的输出端与霍尔传感器、限电压电路、驱动功率放大电路的电源输入端相连。
2.根据权利要求1所述一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,所述电源接反保护电路包括第一二极管;差模电感电路包括第一差模电感、第二差模电感、第一电容与第三差模电感;共模电容电路包括第二共模电容与第三共模电容;电压隔离转换电路包括DC/DC转换器;三端稳压电路包括第四电容、第四差模电感、三端稳压器与第六电容;第一二极管正极与第二差模电感第一端用于电源输入;第一二极管负极通过第一差模电感接电容第一端、第三差模电感第一输入端;第二差模电感第二端接第一电容第二端、第三差模电感的第二输入端;第三差模电感的第一输出端接第二共模电容第一端、DC/DC转换器正输入端;第三差模电感的第二输出端接第三共模电容第二端、DC/DC转换器负输入端;第二共模电容第二端、第三共模电容第二端接地;DC/DC转换器正输出端接第四差模电感第一端、第四电容第一端;第四差模电感第二端接第五电容第一端、三端稳压器的输入端;DC/DC转换器负输出端、第四电容第二端、第五电容第二端接地;三端稳压器输出端接第六电容第一端;第六电容第二端接地。
3.根据权利要求1所述一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,所述主霍尔传感器电路的限电压电路包括第二三极管与第三三极管;辅霍尔传感器电路的限电压电路包括第四二极管与第五二极管;设主霍尔传感器电路的霍尔传感器为主霍尔传感器,设辅霍尔传感器电路的霍尔传感器为辅霍尔传感器;电源供电电路的输出端接第二二极管的负极、第四二极管的负极;第二三极管的正极、第三三极管的负极接主霍尔传感器的输出端、主霍尔传感器电路的限电压电路的输出端;第四三极管的正极、第五三极管的负极接辅霍尔传感器的输出端、辅霍尔传感器电路的限电压电路的输出端。
4.根据权利要求1所述一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,所述主霍尔传感器电路的同向比例电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻与第一运算放大器;辅霍尔传感器电路的同向比例电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻与第二运算放大器;主霍尔传感器电路的限电压电路通过第二电阻接第三电阻第二端、第一运算放大器同向输入端;主霍尔传感器电路的限电压电路通过第八电阻接第二运算放大器的反向输入端、第九电阻的第一端;辅霍尔传感器电路的限电压电路通过第一电阻接第一运算放大器的反向输入端、第四电阻的第一端;辅霍尔传感器电路的限电压电路通过第七电阻接第六电阻的第二端、第二运算放大器的同向输入端;第三电阻的第一端与第六电阻的第一端接地;第四电阻的第二端接主霍尔传感器电路的同向比例电路的输出端;第九电阻的第二端接辅霍尔传感器电路的同向比例电路的输出端。
5.根据权利要求1所述一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,所述主霍尔传感器电路的驱动功率放大电路包括第五电阻、第一三极管、第二三极管;主霍尔传感器电路的限电压电路接第五电阻第一端、第一三极管基极、第二三极管基极;电源供电电路的输出端接第一三极管集电极;第一三极管的发射极、第五电阻的输出端、第二三极管的发射极接主霍尔传感器电路的驱动功率放大电路的输出端;第二三极管的集电极接地;辅霍尔传感器电路的驱动功率放大电路包括第十电阻、第三二极管、第四二极管;辅霍尔传感器电路的限电压电路接第十电阻第一端、第三三极管基极、第四三极管基极;电源供电电路的输出端接第三三极管集电极;第三三极管的发射极、第十电阻的输出端、第四三极管的发射极接辅霍尔传感器电路的驱动功率放大电路的输出端;第四三极管的集电极接地。
6.根据权利要求1所述一种温度补偿的霍尔传感器装置,其特征在于,所述滤波电路第八电容、第五电感、第九电容、第十电容与第十一电容;主霍尔传感器电路的输出端接第五电感第一端、第八电容第一端;第五电感第二端接第九电容第二端、第十电容第一端、滤波电路第一输出端;辅霍尔传感器电路的输出端通过霍尔传感器线圈接第八电容第二端、第十电容第二端、第十一电容第一端、滤波电路第二输出端。
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CN112838575B (zh) | 2023-03-24 |
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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