利用无触点位置感应是在许多系统中提供精确控制的绝佳方法、可提高机械触点解决方案的可靠性和寿命。 鉴于这种吸引力、许多设计人员正在寻找在其系统中集成霍尔效应传感器的方法、以利用这些优势。 但是、下一步是确定解决方案需要哪种类型的传感器。 您可以使用：
线性霍尔效应传感器：
(TMAG5273、TMAG5170-Q1、TMAG5170、DRV5057、DRV5056、DRV5055、DRV5053)
霍尔效应锁存器：
(TMAG5110、TMAG5111、DRV5015、DRV5011、DRV5012、 DRV5013)
或霍尔效应开关：
(TMAG5123、TMAG5124、DRV5021、DRV5032、DRV5023、 DRV5033)。
以下链接中的入门常见问题解答提供了有关 TI.com 上可用工具和资源的指导。
我们不可避免的下一步是如何选择磁体？ 由于我们无法直接观察磁场、因此通常很难想象最佳的磁体和放置方式。 请记住、标准一维霍尔效应传感器仅对场矢量的单个分量敏感、并且场将随使用的磁体类型而变化、这一点很有帮助。 此外、磁场的幅度将受到磁性材料、磁体尺寸以及传感器与磁体的接近度等多种因素的影响。 这些变量都导致我们考虑以下几个问题：
磁场对于我的磁体而言是什么样的？
考虑各种磁体的矢量图很有帮助。 我们可以注意到一些一致的行为以及每种类型特有的一些特征。 我们还将观察到磁场线不相交、这对于环形磁体或任何使用多个偶极的系统而言是一个重要因素。
块
轴向油缸
径向圆柱体
球体
环形磁体
我们可以立即注意到、在磁体的边缘和顶点附近有明显的角效应、这会导致更高的磁通密度或 B 场。 如果球体没有边缘、则不会发生这种情况、并且磁场更均匀。 因此、在这些点附近、磁通密度的幅度通常会出现峰值。 然而、这种效应确实会随着传感器与磁体的距离而减小。
此外、请记住 B 场矢量的方向将直接影响磁场对传感器的可见性、这一点很有帮助。 虽然某些位置会产生与传感元件平行的磁场、但有意简单地移动位置通常会改变矢量方向。 鉴于机械限制、务必要记住、提供了各种封装方向以及2D (TMAG5110、TMAG5111)和3D 传感选项(TMAG5170-Q1、TMAG5273)选项。
气隙范围如何影响磁通密度？
磁通密度与磁体距离的平方成反比。 因此、由于最初的距离变化很小、磁场强度可能会发生非常显著的变化。 请记住、这种行为非常重要、因为我们经常尝试使用此输入来描述线性行程。
当 以迎面 方式直接接近磁体的任一极时、磁场将完全位于一个方向、我们可能会观察到如下所示的变化
但是、可能存在涉及线性响应的路径。 考虑一个滑动方向、在该方向上以固定的偏移量将一个条形或圆柱形磁体吸过传感器。
对于此运动、通常有一个与磁体表面平行的大部分为线性的区域。 但是、我们可以看到、该磁场变为非线性、磁体与传感器的距离越近、边缘效应就越明显。 例如、下图显示了磁体与上方 Y 轴平行移动时的水平运动。 各条线代表 z 方向中的不同垂直间隙。
磁体材料如何影响磁通密度？
更强的材料具有离磁体更远的可见效应、并产生更高的磁通量密度。 如果迎面接近块状磁体、我们可以看到不同磁性材料在相同几何形状下的差异。
下面是绿色的 NdFeB 型磁体、红色的 SmCo18、蓝色的 AlNiCo8和橙色的粘结铁氧体。 每个磁体具有相同的物理尺寸(3mmx5mmx10mm)、仅磁性材料会发生变化。
磁体尺寸如何影响磁通密度？
考虑下面显示了与磁体表面距离范围内 B 场强度的差异的图。 在这里、我们将根据之前仿真中的比例因子1到5来改变 SmCo18磁体的尺寸。 所有尺寸均由同一乘法器缩放。 我们可以观察到一些有趣的行为。
最重要的是、我们可以看到、磁体越大、任何距离处都有更多的可观察场。 这正是直观的预期。 通常、如果磁体产生的磁场不足以达到特定传感器的阈值、则使用较大的磁体通常有助于提供更大的 B 场作为输入。 但是、请务必记住、磁场将围绕磁体曲线、并且尺寸的变化可能会导致矢量指向稍微不同的方向。 矢量方向的任何变化都会影响任何霍尔效应传感器的测量。
此外、极化面中心的表面磁场几乎是恒定的。 极化方向的增加将导致表面积的小增加、但通常改变磁体的形状会对表面积产生更大的影响。 在此示例中、磁体的相对尺寸是固定的、我们具有恒定的剩余磁化强度(BR)和矫顽力(HC)、因此这种行为是正常的。
最后、对于所有尺寸均分的情况、观察特定磁场所需的磁体距离也将按大致相同的因子进行缩放。 请注意、随着磁体的缩放、以1.69mm 为增量观察到150mT。
我是否应该考虑磁体的其他因素？
任何设计中特别关注的是成本。 更高等级的磁体和更大的磁体往往更昂贵。 此外、包含多个磁极的定制磁体需要粘接或烧结才能产生最终产品。 这些过程可能很困难、可能会限制可能实现的最大强度。 因此、虽然可以在更远的距离观察到更强的磁体、但也可能会导致成本过高。 更理想的方法是更改磁体形状或方向、以获得更大的传感器输入。
此外、磁体的温度漂移也很重要。 对于任何磁性材料、磁体的强度都会随着温度升高而减弱。 下表显示了每种磁体类型的典型漂移
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