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[FAQ] [参考译文] [常见问题] TMAG5110-Q1:霍尔效应传感器在汽车车窗和天窗电机模块中的作用是什么?

Guru**** 1091470 points
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1081268/faq-tmag5110-q1-what-is-the-role-of-hall-effect-sensors-in-car-window-and-sunroof-motor-modules

部件号:TMAG5110-Q1

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

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