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线性霍尔传感器在大疆机器人直流无刷电机中的应用

近日,大疆发布了首款教育机器人。这款机甲车机器人配备有直流无刷减速电机,电机内置有线性霍尔传感器,可配合先进的闭环控制算法,实现精细操控。借此,本文重点介绍了线性霍尔传感器在直流无刷电机中的应用原理,同时介绍了霍尔传感器的分类与应用。

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  6月12日,大疆发布了首款教育机器人机甲大师。据了解,该机器人配置有多达31个传感器,可帮助用户在享受竞技乐趣的同时,学习机器人、人工智能和编程知识。其实,简单来说。这款机器人就是一款配备了无刷直流电机、高精度云台和全向移动底盘的遥控车。据悉,该机器人配备有直流无刷减速电机,电机内置有线性霍尔传感器,可配合先进的闭环控制算法,实现精细操控。那么,线性霍尔传感器的原理是什么?在直流无刷电机,霍尔传感器是如何工作的呢?一起跟随传感器专家网小编了解一下。

线性霍尔传感器在大疆机器人直流无刷电机中的应用

大疆首款教育机器人结构及内部的无刷直流电机,资料图

  霍尔传感器计数测速原理

  根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

  如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上,当装在运动物体上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数,则可以确定其运动速度。

  霍尔传感器的分类与应用

  1.霍尔传感器分为线性霍尔传感器和开关型霍尔传感器。

  线性霍尔传感器,由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,输出模拟量。线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。

线性霍尔传感器

线性霍尔传感器,资料图

  例如电流传感器,由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,通过线性霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小,利用这一原理可制成霍尔电流传感器。

  另外,线性霍尔传感器还可用于位移测量。比如将两块永久磁铁同极性相对放置,让线性霍尔传感器置于中间,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点,当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移距离大小成正比。如果把拉力、压力等参数变成位移距离,便可测出拉力及压力的大小。

  开关型霍尔传感器,即霍尔开关,由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,输出数字量。开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

  2.霍尔传感器还可按被检测的对象的性质分类。可将霍尔传感器的应用分为:直接和间接应用。

  其中,直接应用是指直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,间接应用则是指检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,借此将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。

线性霍尔传感器在直流无刷电机中的应用


汽车电机上的霍尔传感器应用,资料图

  线性霍尔传感器在直流无刷电机中的应用

  目前,线性霍尔传感器被广泛用于电流感应、电机控制、位置传感、磁性编码读数、旋转编码器、铁磁性金属检测器、液位传感器等应用中。

  例如,小功率永磁直流无刷电机被广泛用于人们的日常生活和大量工业自动化控制中,如电动车、空调压缩机、电脑、吸尘器、机器人、录像机、电梯驱动和全自动洗衣机等等,市场需求量大,发展空间大。近些年,同永磁直流无刷电机的衰落相比,直流无刷电机的优越性变得愈发明显。

  在直流无刷电机中,电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为检测电动机转子的极性,在电动机内装有线性霍尔传感器,用于探测转子旋转磁场的位置,通过逻辑与驱动电路,给相应的绕组激励。总的说来,绕组根据电机永磁体的磁场作出反应,从而产生需要的转矩。

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