霍尔效应传感器在车窗模块和天窗中的作用是什么？
汽车车身模块使电动车窗和天窗的打开和关闭成为可能。 从高水平上说，这些开关由三态人机接口(HMI)开关组成，它将用户机械输入转换为电刺激，然后由微控制器处理，微控制器反过来启动桥接电路以旋转电机。 旋转电机连接到齿轮箱，齿轮箱会以扭矩传递速度来移动车窗。 取决于车窗是由驾驶员还是乘客接合，车窗移动可能是暂时的，并且在三态开关接合时发生。 或者，短暂的按键足以使窗口完全打开或关闭。 像后者这样的行为还需要另一个反馈电路块。
图1.
一种形式的反馈利用霍尔效应传感器和环形磁铁 ，如此天窗电机模块参考设计中的磁环。 利用霍尔效应传感器进行编码，以便跟踪天窗的相对位置。 此应用中使用的典型霍尔效应传感器是锁扣，有时也称为双极开关。 锁存器具有二进制输出， 该输出被拉低以响应足够强的南场，而足够强的北场触发输出高，如图2所示。 因为名称意味着输出状态会锁定并保持，直到超过对等阈值。
图2.
电动机轴上的多极环形磁铁随霍尔效应锁条一起提供。 基本原理是，当电机转动时，磁极将通过锁扣旋转。 随着每一极的过渡，传感器翻转观察到的磁通量密度(B 字段)，从而在电动机旋转时产生来自锁扣输出的脉冲。 这些脉冲与电动机旋转直接相关，然后可转换为窗口位移。 如果可以看到位移，则在初始校准后也可以确定相对位置。
图3显示了在旋转偶极环磁铁旁边放置适当的 z 轴感应霍尔效应闩锁的 B 字段和相应输出。 绿色箭头表示最强 B 字段矢量的方向。 在这里，我们可以观察到，当射野矢量向上指向时，测得的 B 射野为正，而相反，射野矢量向下指向，测得的 B 射野为负。 这里我们看到，当磁场足够正时，操作点(BOP)被交叉，设备输出锁定在低位置，直到磁场足够负，足以穿过释放点(BRP)并锁定在高位置。
图3.
虽然单个传感器提供的脉冲可以与磁体位置相对应，但对于电动机可以向多个方向移动的情况来说，这是不够的。 下图4显示方向的变化会导致精确测量的输出，如图3所示。
图4.
为应对这一情况，我们在第一个传感器上添加了一个磁性90°的额外锁扣，如图5所示。
图5.
在图6中，环形磁铁在1.5转后改变方向。 此时，旋转反向旋转，我们可以观察到一些行为。 一种行为是传感器1的 B 磁场信号不能提供方向改变的线索，而传感器2的 B 磁场改变了方向。 如果电机在其他位置反转，传感器1而不是传感器2处的 B 字段可能会指示旋转方向改变。 我们观察到的另一种行为是传感器1的输出模式没有改变，而传感器2的输出模式本身表明磁体或电机的旋转可能会暂时暂停。 通过对两个信号进行比较，我们可以排除电机暂停的可能性。 此外，有两个适当间隔的闩锁，可以在输出上升或下降边缘的顺序发生变化时检测方向变化。
图6.
如果传感器的空间因外壳尺寸，成本或其他因素而受到限制，一种替代方法可能是2D 锁扣，能够同时测量两个正交轴，如 TMAG5110。
