基于霍尔电路设计的可逆计量传感器

这种电路的优点是能够直接输出可逆计量信号，缺点是需要配用特殊设计的梯度磁场取样系统，关于它的应用报导尚不多见。但是如果霍尔元件处在大范围的梯度磁场中，片内霍尔电压将持续存在，其抗干扰能力将下降，这也是这类传感器采用锁存型霍尔芯片的原因之一。因此建议应用非锁存开关型霍尔芯片时，要避免采用大范围的梯度磁场触发。

2 基于霍尔电路的可逆计量传感器
对比以上几种电路的特点，提出一种新的设计方案，基于霍尔电路设计的可逆计量传感器，不用信号处理电路支持，能够实现自动判向，直接输出可逆计量信号，电路简洁、原理简单、实现容易。
2．1 传感器构成与电路原理
传感器由两片霍尔芯片构成，H1为一开关型霍尔电路(例如A3144)，H2为一锁存型霍尔电路(例如A3290)。电路原理如图4所示，为描述问题方便，图4还给出了等效简图。两芯片紧靠、敏感面在同一平面内并朝向触发磁体。设H1用S极触发；H2用S极锁存，用N极解除锁存；Vcc为电源正端，Vss为电源负端；芯片独立输出，分别为OUT1，OUT2。其中OUT1输出计量脉冲，OUT2输出转向电平信号(高／低)。

2．2 取样旋转磁体设计
旋转取样系统由两块磁体构成，如图5所示。其中一块磁体的S极朝向传感器敏感面，另一块磁体的N极朝向传感器敏感面。S，N在同一象限内安装，且按正转顺序排列，S，N间隔小于π／2。当磁体旋转时，S极将依此触发H1，H2，N极只对H2有效。

2．3 传感器工作原理
根据取样系统和电路的设计特点，H1，H2和S，N都有排列次序，如图6所示。当旋转磁体正转时(设周期为T)，S极将依此触发H1，H2，由于H1是开关型霍尔芯片，输出不锁存，S极掠过H1后，OUT1也将由低电平变为高电平，每触发一次输出一个脉冲。然后S极触发H2，由于H2具有锁存特性，OUT2低电平被保持，但是因N，S极间隔小于π／2，N极将以相对较短的时间间隔触发H2，解除H2的锁存，OUT2变为高电平，OUT2输出一个低电平持续时间小于T／4的短暂脉冲，而高电平持续时间将大于3T／4。分析输出时序可见，OUT1输出低电平脉冲的时间正好在OUT2维持输出高电平时段。其结果等效于OUT1输出转数脉冲，OUT2输出表示正转的高电平。同理，当旋转磁体反转时，S极先触发H2，在OUT2维持低电平输出期间，再触发H2，OUT1输出一个转数脉冲，OUT2输出表示反转的低电平。以上分析说明，该电路能够识别转向，直接输出可逆计量信号。

3 结语
应当指出，虽然OUT2输出也存在脉动，但在OUT1输出计量脉冲有效低电平时间内，OUT2输出高／低电平保持不变，并不影响可逆计量结果。这个设计方案，完全基于霍尔电路构成，不用外围电路支持，实现了转向识别，并能直接输出可逆计量信号。具有电路简单、可靠实用的优点，可与通用计量装置直接接口实现可逆计量。