在选择开关的样式或机械实施后，应考虑如何将机械刺激转换为系统利用的电信号。霍尔效应传感器，特别是霍尔效应开关是一种理想的选择。图 2-3 说明了全极霍尔效应开关的基本操作。该图表明，霍尔效应开关有高电平和低电平两种状态，当感应的磁场振幅超过 B_OP 阈值时，典型的霍尔效应开关置为低电平，当振幅低于 B_RP 阈值时，霍尔效应开关重新置为高电平。我们可以概括为，当磁体接近霍尔效应开关时，开关将触发为低电平，当离开霍尔效应开关时，开关将触发为高电平。然而，这些触发器触发的距离在很大程度上取决于磁体规格、霍尔效应开关规格、开关方向、磁体方向以及磁体和霍尔效应开关之间的位移距离。

图 2-3 全极行为

如前所述，器件方向非常重要。虽然有 TMAG5170 和 TMAG5273 等 3D 霍尔效应传感器，但霍尔效应开关仍然无法感应到所有方向上的磁场，而且并非所有霍尔效应开关都能感应到同一方向上的磁场。图 2-4 显示了霍尔效应开关如何感应磁场的一些示例。左侧的示例显示的是典型表面贴装 SOT-23 霍尔效应传感器（比如 TMAG5231），它可以感应 z 方向上的磁场。中间的示例显示了另一个 SOT-23（比如 TMAG5123），它可以感应 x 或 y 方向上与封装并列的磁场。最后，右侧的示例是典型的穿孔 TO-92（比如 DRV5032AJLPG），它可以感应 x 或 y 方向上的磁场。

为了更好地了解相对磁体方向和位移如何影响传感器检测，应检查图 2-5 中块状磁体的 B 场。在此图中，推导出了一些有用的整体概念。点 1 和点 2 分别对应从磁体表面辐射的磁场的出口点和入口点。由于磁场在 xy 平面上能够从任意角度进入，因此这些点具有强磁场，完全位于 z 轴上。当从我们看到的点移开时，磁场开始从北级环绕到南极。因此，随着磁场方向变化，我们可以预测，只有一小部分磁场位于 z 方向上，而且由于磁力线不在其他位置汇合，因此总磁场将小于点 1 和点 2 的磁场。而且，磁通自北向南移动的路径越长，抵御磁通辐射的磁阻就越大，磁场也越弱（通过更细的磁力线来表示）。在基本了解了磁体磁场图形以及在各个位置中相对磁场强度后，可以对磁体和传感器在翘板开关内的方向做出一些合理的判断。

有了对霍尔效应感应方向和磁体的磁场特性的基本了解，现在可以制定各种通用方法来实现最终目标。最终目标是通过以下步骤将机械操作转换为系统响应。将机械操作转换为由霍尔效应开关感应的磁场变化。然后，霍尔效应开关将此磁信号转换为电信号。之后，来自霍尔效应开关输出的电信号促使通过传动器或微控制器做出一些反应。

图 2-6 和图 2-7 中的一个关键细节是只使用了一个传感器。查看典型霍尔效应传感器数据表时，我们会发现大多数器件都只有一个输出。这个典型的器件输出可能是单极的，只能检测偏离器件的强磁场，也可能是全极的，无法区分偏离器件或朝向器件的强磁场。尽管存在这种典型行为，德州仪器 (TI) 还提供 DRV5032DU，它有两个单极输出，可检测相反极性的振幅，如图 2-9 所示。这是唯一一个适用于这些配置的器件。

图 2-9 两个单极行为

由于选项 1 和选项 2 可能需要更多机械设计迭代，并且仅适用于一个不符合汽车标准的器件，因此我们继续讨论图 2-8 中的方法。虽然可以使用典型的 TO-92 选项，但此设计使用 SOT-23，它可以感应 z 轴上的磁场，通常位于封装和 PCB 顶部。