霍爾傳感器工作原理霍爾傳感器電路圖.doc

佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱(chēng) 傳感器及應(yīng)用 報(bào)告內(nèi)容 霍爾傳感器制作與調(diào)試 專(zhuān) 業(yè) 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí) 08152 姓 名 陳紅杰 學(xué) 號(hào) 31 二0一0年六月佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器及應(yīng)用霍爾傳感器制作實(shí)訓(xùn)報(bào)告班 級(jí) 08152學(xué) 號(hào) 31姓 名 陳紅杰時(shí) 間2009-2010第二學(xué)期項(xiàng)目名稱(chēng)霍爾傳感器電路制作與調(diào)試指導(dǎo)老師張教雄 謝應(yīng)然一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：1. 對(duì)霍爾傳感器的實(shí)物（電路部分）進(jìn)行一個(gè)基本的了解。2. 了解雙層PCB板以及一定（霍爾傳感器）的焊接排版的技術(shù)和工藝。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備與材料： 1.認(rèn)識(shí)霍爾傳感器（電路部分）的元件（附圖如下）： 2.焊接電路PCB板（雙層）和對(duì)電路設(shè)計(jì)的排版工藝的了解。3.對(duì)霍爾傳感器的電路原理圖進(jìn)行基本的分析（附圖如下）：霍爾傳感器原理圖： 霍爾開(kāi)關(guān)電路（霍爾數(shù)字電路）， 由三端7812穩(wěn)壓器，霍爾片差分放大器THS119，三端可調(diào)分流穩(wěn)壓器TL431及雙路JFET的輸入運(yùn)放TL082和輸出級(jí)組成。在外磁場(chǎng)的作用下,當(dāng)感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)導(dǎo)通閥值時(shí)，霍爾電路輸出管導(dǎo)通，輸出低電平TL082是一通用的J-FET雙運(yùn)用算放大器，其特點(diǎn)有，較低輸入偏置電壓和偏移電流，輸出沒(méi)有短路保護(hù)，輸入級(jí)具有較高的輸入阻抗，內(nèi)建頻率被子償電路，較高的壓擺率。最大工作電壓為18V。TL082是霍爾傳感器的核心處理部位。（CON2接口對(duì)應(yīng)霍爾元件THS119） 霍爾元件THS119封裝圖印刷板： 直流電源輸入24V，由IN4148、三端穩(wěn)壓管7812和TL431（串接一個(gè)電阻）構(gòu)成的穩(wěn)壓支路，得到不同的電壓?；魻栐HS119是采樣核心元件，值得一提的是Z2這個(gè)穩(wěn)壓元件。在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中精密穩(wěn)壓集成電路TL431并不一定要用實(shí)物，可以用一個(gè)NPN型三極管來(lái)串接一個(gè)電阻來(lái)等效代替。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)運(yùn)用了閉環(huán)溫度反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。主要的設(shè)計(jì)是RT1熱敏電阻，對(duì)電路在工作時(shí)的表面溫度進(jìn)行控制。這樣的設(shè)計(jì)能很好的起到一個(gè)自我保護(hù)。因?yàn)槲覀冎溃魻杺鞲衅鞯腜CB板是封裝在塑料外殼里，由于電路的工作環(huán)境的問(wèn)題，導(dǎo)致電路幾乎沒(méi)有更好的散熱（外殼有些導(dǎo)熱）。至此，用到RT1熱敏電阻來(lái)進(jìn)行溫度控制保護(hù)顯得非常合理。三、實(shí)驗(yàn)操作（焊接）： 1.霍爾傳感器PCB雙層印制電路板的焊接。 2.了解電路的元件的安排和電路設(shè)計(jì)線(xiàn)路的排版。 四、實(shí)驗(yàn)制作在這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)就是，實(shí)驗(yàn)制作的整個(gè)過(guò)程可以看作是焊接一個(gè)霍爾集成電路起傳感作用的電路（需要外加磁場(chǎng)）。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，每組會(huì)得到分發(fā)的元件，我先由霍爾傳感器的電路原理圖開(kāi)始分析，將每個(gè)元件插放好位置，這點(diǎn)很重要，如果出了問(wèn)題那么會(huì)使電路不能正常工作，嚴(yán)重的還有可能導(dǎo)致電路元件受損而無(wú)法恢復(fù)。所以我先由霍爾傳感器的電路原理圖開(kāi)始著手，分析清楚每個(gè)元件的指定位置，插放好了之后再由焊接，最后要把多余的腳剪掉。整個(gè)電路的元件除了THS119是長(zhǎng)腳直插式元件之外，其余的元件均為低位直插或者貼板直插。焊接的過(guò)程中，所需要注意的事情就是不能出現(xiàn)虛焊脫焊或者更嚴(yán)重的烙鐵燙壞元件的表殼封裝損壞印制電路板等。這些都是在焊接的整個(gè)過(guò)程中要注意的事情。比如，焊接三端穩(wěn)壓管7812時(shí)，要考慮到電路板的外殼封裝和三端穩(wěn)壓管7812的散熱問(wèn)題，如果直插焊接的話(huà)那么就會(huì)放不進(jìn)塑料外殼里，還有直插沒(méi)有折引腳的話(huà)對(duì)三端穩(wěn)壓管7812的散熱影響很大。綜合這些因素再去插放焊接元件，效果會(huì)好很多。又比如，焊接THS119的時(shí)，原本PCB板在設(shè)計(jì)的時(shí)已經(jīng)排好版了，就是在TL082的背面插放THS119。這樣的設(shè)計(jì)很巧妙，能夠保證每一個(gè)THS119插進(jìn)去焊接完了之后都能很好地與塑料外殼嚴(yán)密配合安放進(jìn)去。因?yàn)檫@是利用了IC引腳與PCB板的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)定距離的，絕不會(huì)給焊接帶來(lái)任何麻煩。最后，順便提及一下，在保證能將每一個(gè)元件正確地焊接在印制電路板上的前提條件下要盡量將元件插放焊接得美觀(guān)。五、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) （1）首先，從整個(gè)霍爾傳感器來(lái)看，設(shè)計(jì)的電路的合理性，元件的選用，還有焊接的制作工藝是保證整個(gè)電路能正常工作前提。 （2）在學(xué)習(xí)電子電路的過(guò)程中，急需有一個(gè)過(guò)度期，焊接霍爾傳感器電路的過(guò)程當(dāng)中就會(huì)得到一個(gè)這樣的練習(xí)。 （3）簡(jiǎn)單的說(shuō)就是，拿到一張電路原理圖未必做得出一個(gè)比較好的產(chǎn)品，這里需要對(duì)整個(gè)電路設(shè)計(jì)的元件參數(shù)的考慮和排版，元件插放等等。只有將這些問(wèn)題逐一解決了，才能做好一個(gè)電路，也只有這樣才能做好一個(gè)產(chǎn)品。 （4）霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。六、實(shí)驗(yàn)收獲 從拿到第一個(gè)元件開(kāi)始，我仍然沒(méi)有太多的收獲，直到開(kāi)始分析整個(gè)電路原理圖的時(shí)候才慢慢開(kāi)始了解到一些確實(shí)精巧的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)是獨(dú)具匠心，到整個(gè)霍爾傳感器電路完成之后才算是明白了一二。在此，我具體地說(shuō)說(shuō)。首先，為什么不用一個(gè)普通的穩(wěn)壓管替代Z2這個(gè)精密穩(wěn)壓集成電路TL431呢？我查閱相關(guān)資料知道它的溫度范圍寬能在區(qū)間工作。將其的R、C腳并焊再串上一個(gè)電阻來(lái)等效代替電路原理圖中的精密穩(wěn)壓集成電路。這是一個(gè)非常值得學(xué)習(xí)的實(shí)例，設(shè)計(jì)很巧妙，運(yùn)用很靈活，接著，就是RT1熱敏電阻的設(shè)計(jì)，與溫度補(bǔ)償?shù)脑泶笙鄰酵?，形成一個(gè)閉環(huán)的溫度反饋。使得電路在密封的工作環(huán)境中能夠很好的進(jìn)行自我調(diào)整和保護(hù)。這又是一個(gè)非常匠心的設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了外露敞開(kāi)式設(shè)計(jì)的不足。還有就是，THS119的插放位置設(shè)計(jì)的相當(dāng)精妙。運(yùn)用了雙層PCB板的優(yōu)點(diǎn)，和IC引腳與印制電路板之間的距離來(lái)嚴(yán)格準(zhǔn)確地控制著THS119與塑料外殼之間的距離，使得霍爾傳感器探頭THS119處于一個(gè)指定的位置。再者，三端穩(wěn)壓管7812的插放焊接很準(zhǔn)確，先是插放再折壓引腳使其背面緊貼印制板（螺絲孔對(duì)準(zhǔn)），涂上導(dǎo)熱硅脂，這樣的設(shè)計(jì)能更好的為三端穩(wěn)壓管7812散熱。最后，就是電源路徑的排放。這個(gè)問(wèn)題是在任何電路上值得參考學(xué)習(xí)的方案。很明顯在PCB板上就看到直流電源24V輸入一直愿者印制板的邊緣走線(xiàn)。值得一提的是，這樣的設(shè)計(jì)原本就是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，再有霍爾傳感器探頭THS119的控制電流與輸入的電流能更好地隔開(kāi)，這樣將整個(gè)電路的擾動(dòng)量盡量減到最小。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)理論到實(shí)踐的過(guò)渡期需要很扎實(shí)的設(shè)計(jì)，元件等各方面的綜合知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品的起草到出產(chǎn)。這是很再實(shí)際不過(guò)的問(wèn)題，在這里還可以提及到元件參數(shù)問(wèn)題和設(shè)計(jì)電路的優(yōu)化問(wèn)題。舉例說(shuō)明，在此之前，設(shè)計(jì)過(guò)的電路往往也設(shè)計(jì)到元件參數(shù)的匹配問(wèn)題，這是一個(gè)極其苛刻的問(wèn)題，絲毫馬虎不得。例如選擇電阻的類(lèi)型和瓦數(shù)，選用電容的耐壓值和種類(lèi)，還有倘若找不到和電路原理圖上所標(biāo)注的一樣的元件，就得想辦法巧妙地運(yùn)用其他元件來(lái)等效代替，盡可能的節(jié)省制作一個(gè)模塊所要花的資金。從設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)理想的電路到制作一個(gè)比較理想的產(chǎn)品，其中就是一個(gè)綜合性和強(qiáng)的工作。哪怕是在任何一個(gè)小環(huán)節(jié)上出了紕漏，后果就是電路不能正常工作，產(chǎn)品宣告失敗。這就包括電路設(shè)計(jì)的全部參數(shù)的全方位考慮，又比如電路工作環(huán)境當(dāng)中的溫度濕度電磁兼容等等問(wèn)題都要逐一解決。 學(xué)生簽名：陳紅杰 2010年6月28 日