ZHCABA4A october 2020 – april 2023 DRV5055 , DRV5055-Q1 , DRV5057 , DRV5057-Q1 , TMAG5170 , TMAG5170-Q1 , TMAG5170D-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG5273
2 线性移动位置感应
当监控磁体的移动时，我们可以使用线性霍尔传感器更为准确地确定位置。通过按照用于线性冲程检测的 DRV5055 磁体定向所示确定磁体方向，并使用能够检测磁体北极和南极的双极线性霍尔效应传感器，可以最大限度地提升单个传感器的可观测总范围。
图 2-1 用于线性冲程检测的 DRV5055 磁体定向在用于线性冲程检测的 DRV5055 磁体定向所示的示例中，有一个 N42 级钕磁铁沿着平行于 y 轴的 60mm 路径行进。磁体的中心与传感器之间有 8mm 的空气间隙。磁体的直径为 6.3mm (0.25in)，长度为 22.2mm (0.875in)。观察到的 DRV5055 磁通密度展示了 DRV5055 在磁体移动期间可能发生的预期输入。在这里，我们看到传感器检测到的最大 z 分量约为 24.9mT。
图 2-2 观察到的 DRV5055 磁通密度线性霍尔传感器（如 DRV5055）在此应用中运行良好。对于该器件，有四个灵敏度范围可供选择：
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封装类型 |
灵敏度 (Vcc = 5 V) |
灵敏度 (Vcc = 3.3 V) |
|---|---|---|
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A1 |
100 mV/mT |
60 mV/mT |
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A2 |
50 mV/mT |
30 mV/mT |
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A3 |
25 mV/mT |
15 mV/mT |
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A4 |
12.5 mV/mT |
7.5 mV/mT |
在为应用选择合适的传感器时，我们想使器件的线性输出摆幅尽可能大。在每种情况下，0mT 的输入都会产生 Vcc/2 的输出。对于本示例，请选择灵敏度为 60mV/mT 的 A1，这会产生 ±1.49V 的最大输出摆幅。
传感器感应到的峰值场可以通过多种因素进行调整：
| 磁体差异 | 峰值 B 磁场 | 检测范围 | 其他影响 |
|---|---|---|---|
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空气间隙 |
缩小磁体和传感器之间的空气间隙将导致峰值 B 场增加。 | 空气间隙的减小会导致检测范围微增，主要是在输入的非线性区域。 |
随着空气间隙减小，非线性区域会在磁体传输过程中变得更加明显。 |
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磁体长度 |
磁体尺寸增加会导致峰值 B 场增加。 |
磁铁长度是决定传感器可检测范围的主要因素。 |
磁体的体积越大，在生产中的使用成本就越高。 |
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磁体半径 |
磁体尺寸增加会导致峰值 B 场增加。 |
磁体半径增加会导致检测范围微增，主要是在输入的非线性区域。 |
磁体的体积越大，在生产中的使用成本就越高。 |
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磁体材料 |
增加磁性材料的强度同样会导致观察到的峰值 B 场增加 |
磁性材料增强会导致检测范围微增，主要是在输入的非线性区域。 |
磁性材料越强，在生产中的使用成本就越高 |
图 2-3 磁体变量的影响
图 2-4 磁体长度的影响
图 2-5 磁体半径的影响
图 2-6 磁体材料的影响观察到的 DRV5055 磁通密度显示，对于每个 Bz 值，有两个可能的磁体位置。为了消除模糊性，测量应完全基于最大值和最小值之间的绘图区域。除了最接近极值的部分，这部分输出响应通常具有非常高的线性度。
这意味着对于本示例中的总行程，我们可以区分大约 ±10mm 的位置。请注意，这个峰峰值范围大约是磁体长度，即 22mm。
事实上，磁体在这个方向产生的 B 场是由磁体的长度决定的。因此，为了扩大单个传感器的范围，需要增加磁体的长度。使用更强的磁性材料可能会使总范围稍微增加，但这主要只对增加传感器和磁体之间的可用空气间隙有效。
成本往往会成为实现长磁体解决方案的一个限制因素。如果单个磁体/传感器组合的范围不足，那么更为实用的方法是通过在线性阵列中使用更多的传感器来扩展设计。