采用接近传感器的火花探测器

2009年07月31日 21:07    贾延安
关键词: 传感器 , 火花 , 探测器
霍尔效应IC作为接近传感器,用于接近检测和旋转机构的角速度测量等应用。霍尔效应器件可以在没有机械接触情况下检测机械旋转。这种无害检测是基于霍尔效应的磁特性。沿Y方向流经一个半导体电流会在X方向产生一个可忽略的电势差(图1)。当电流的右向(Z向)存在一个磁场时,X方向的半导体上就出现一个位移电压。这个效应就是霍尔电压VH。



  霍尔效应IC对电位移作检测、信号调整并增加迟滞。基本上,该器件是测量半导体上沿X方向由磁场产生的电场。因此,如果你将半导体置于一个X方向有足够振幅的电场中,霍尔效应器件也可以检测出电场。

  内燃机设计需要精确控制的点火顺序。控制引擎参数的微控制器不仅要针对活塞位置修改点火关系,在更先进的引擎中还需要获得各种阀门时序的反馈。另外,这种新颖方法是测量点火时序的简单方式,有利于诊断辅助与引擎查错硬件。即使割草机上最基本的化油器调整也需要测量引擎每分钟转速的方法。四冲程小型引擎每次引擎回转都会产生一个火花。因此,这个火花的检测就是引擎每分钟转速的直接表示。

  简单地将霍尔效应IC以正确的方向置于火花塞线旁边,就可以用它的电场测出火花塞的脉冲。用电工胶带实现器件与火花塞线之间的简单隔离。由于霍尔效应IC带有内部信号调整和迟滞,所以不需要增加元件,就可以从器件上读出基本频率,这与传统的电流变压器方法完全不同。

  图2中的电路将来自霍尔效应的脉冲转换为一个直流电压,多数普通电压计就可以读取。霍尔效应IC提供的是集电极开路输出。你只需要一只上拉电阻。传感器对产生的系列脉冲作转换,用美国国家半导体公司的LM2917频率-电压转换器转成电压。选择C1和R1,根据本器件电荷泵部分会遇到的频率范围调整输出电压。对一个四冲程的单缸引擎,到5000 r/min就足够了。



  电路提供高达5V的输出电压,需要一个9V的电池供电电压。工作方式直截了当:将霍尔效应IC压在火花塞线上,DVM(数字万用表)上的电压就能解读为每分钟的旋转数。由于测量是非介入性的,这种方法可以很容易作重复性测量,或作多缸引擎的分析。汽车引擎的测量略有不同。汽车引擎有机械配电盘,每两次引擎回转产生一次火花。没有配电盘和每汽缸一个点火线圈的点火系统也是每两次引擎回转产生一次火花。

  由于与点火系统没有电接触,本电路本身就提供高压绝缘能力。因此与微处理器和微控制器的接口也只剩下逻辑电平兼容问题。霍尔效应IC的电源电压为4.5 V至24V DC,因此使之能用于标准5V处理器和汽车电压。可以将多只传感器连接起来,为汽车应用程序提供点火诊断和时序分析。
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