一种高精度霍尔式感应电路的制作方法

本实用新型涉及传感器应用技术领域，尤其涉及一种高精度霍尔式感应电路。

背景技术：

现有汽车的发动机点火大多数使用磁电式感应，磁电式感应输出信号是模拟电压信号，需要ECU先进行信号整形，整形成方波信号，才能进行信号运算处理。此外，磁电式感应属于被动器件，模拟电压信号输出，输出电压会随信号轮转速和感应间隙的变化而变化，从而导致其精度和稳定性差，抗干扰能力差。

综上可知，所述磁电式感应的发动机点火，实际中存在不便的问题，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高精度霍尔式感应电路，具有精度高、可靠性强、稳定性强、抗干扰能力强等特点。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种高精度霍尔式感应电路，包括稳压保护单元、静态高电平保持功能单元、信号转换单元、反接保护单元、滤波输出单元；所述反接保护单元一端接外部电源，另一端分别与稳压保护单元、静态高电平保持功能单元、信号转换单元电性连接；所述滤波输出单元一端接外部电源，另一端与静态高电平保持功能单元电性连接；所述静态高电平保持功能单元还分别与稳压保护单元、信号转换单元电性连接；所述信号转换单元包括霍尔芯片IC1；所述霍尔芯片IC1的第一引脚与反接保护单元电性连接，第二引脚接地，第三引脚与静态高电平保持功能单元电性连接。

较佳地，所述静态高电平保持功能单元包括电压比较器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、电容C1；所述电压比较器U1B的IN+引脚分别与电阻R1一端、电阻R2一端电性连接；所述电阻R1的另一端与霍尔芯片IC1的第三引脚电性连接；所述电阻R2的另一端与反接保护单元电性连接；所述电压比较器U1B的IN-引脚分别与电阻R3一端、电阻R4一端电性连接；所述电阻R3另一端分别与二极管D1负极、二极管D2正极、电容C1一端电性连接；所述二极管D1正极与霍尔芯片IC1的第三引脚电性连接；所述二极管D2负极与反接保护单元电性连接；所述电阻R4另一端、电容C1另一端均接地；所述电压比较器U1B的Vcc引脚与稳压保护单元电性连接，GND引脚接地，OUT引脚与滤波输出单元电性连接。

较佳地，所述稳压保护单元包括稳压管D3、电阻R5；所述电阻R5一端与反接保护单元电性连接，另一端与稳压管D3电性连接后接地。

较佳地，所述反接保护单元包括二极管D4；所述二极管D4正极与外部电源电性连接，另一端分别与霍尔芯片IC1的第一引脚、电阻R5另一端、电阻R2另一端、二极管D2负极电性连接。

较佳地，所述滤波输出单元包括电阻R6、电阻R7、电容C2；所述电阻R6一端与外部电源电性连接，另一端分别与电阻R7一端、电容C2一端、电压比较器U1B的OUT引脚电性连接；所述电阻R7另一端接输出端；所述电容C2另一端接地。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型可以提高感应电路输出信号精度、稳定性、抗干扰能力，抗干扰能力、精度不会受到转速和感应间隙影响；

2)霍尔式感应属于有源器件，而且是把模拟信号转换成数字信号，经中央处理电路精确计算，处理后直接输出方波信号，可以直接供汽车ECU使用，无需形整理电路，电路结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的原理性框图；

图2为本实用新型的电路图；

图3为本实用新型的输出方波信号图；

其中，附图标识说明：

1—稳压保护单元， 2—静态高电平保持功能单元，

3—信号转换单元， 4—反接保护单元，

5—滤波输出单元， 6—电源，

7—信号轮。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至3所示，本实用新型提供一种高精度霍尔式感应电路，包括稳压保护单元1、静态高电平保持功能单元2、信号转换单元3、反接保护单元4、滤波输出单元5；所述反接保护单元4一端接外部电源6，另一端分别与稳压保护单元1、静态高电平保持功能单元2、信号转换单元3电性连接；所述滤波输出单元5一端接外部电源6，另一端与静态高电平保持功能单元2电性连接；所述静态高电平保持功能单元2还分别与稳压保护单元1、信号转换单元3电性连接；所述信号转换单元3包括霍尔芯片IC1；所述霍尔芯片IC1的第一引脚与反接保护单元4电性连接，第二引脚接地，第三引脚与静态高电平保持功能单元2电性连接。

其中，所述静态高电平保持功能单元2包括电压比较器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、电容C1；所述电压比较器U1B的IN+引脚分别与电阻R1一端、电阻R2一端电性连接；所述电阻R1的另一端与霍尔芯片IC1的第三引脚电性连接；所述电阻R2的另一端与反接保护单元4电性连接；所述电压比较器U1B的IN-引脚分别与电阻R3一端、电阻R4一端电性连接；所述电阻R3另一端分别与二极管D1负极、二极管D2正极、电容C1一端电性连接；所述二极管D1正极与霍尔芯片IC1的第三引脚电性连接；所述二极管D2负极与反接保护单元4电性连接；所述电阻R4另一端、电容C1另一端均接地；所述电压比较器U1B的Vcc引脚与稳压保护单元电性连接，GND引脚接地，OUT引脚与滤波输出单元电性连接。

所述稳压保护单元1包括稳压管D3、电阻R5；所述电阻R5一端与反接保护单元4电性连接，另一端与稳压管D3电性连接后接地。

所述反接保护单元4包括二极管D4；所述二极管D4正极与外部电源6电性连接，另一端分别与霍尔芯片IC1的第一引脚、电阻R5另一端、电阻R2另一端、二极管D2负极电性连接。

所述滤波输出单元5包括电阻R6、电阻R7、电容C2；所述电阻R6一端与外部电源6电性连接，另一端分别与电阻R7一端、电容C2一端、电压比较器U1B的OUT引脚电性连接；所述电阻R7另一端接输出端；所述电容C2另一端接地。

本实用新型工作原理：

稳压保护单元1：稳压管D3、电阻R5组成稳压电路给电压比较器U1B供电，防止电源6电压波动对电压比较器U1B造成损坏。

静态高电平保持功能单元2：保证信号轮7静止时始终输出高电平；其中，电阻R1、电阻R2是霍尔芯片IC1的上拉电阻，提供输出电压，给霍尔芯片IC1输出级提供电压，使其可以正常输出电压信号。

信号转换单元3：采用霍尔芯片IC1，感应信号的转动情况，转换成数字电压信号。

反接保护单元4：采用二极管D4正极与外部电源6连接，防止电源6电压反接导致器件损坏。

滤波输出单元5：电阻R6是电压比较器U1B输出上拉电阻，给电压比较器U1B输出级提供电压，使其可以正常输出电压信号；电阻R7、电容C2是输出限流保护电阻，使输出信号稳定，保护电压比较器U1B不被外部干扰信号损坏。

本实用新型中，霍尔芯片IC1的第一引脚用于连接反接保护单元4后外接电源6，第二引脚用于接地，第三引脚用于输出。

霍尔效应：置于磁场中的静止载流半导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应，该电势称霍尔电势。

本实用新型与汽车上的信号轮7配合使用，信号轮7在转动中，齿的凹凸引起磁路磁阻的改变，因而改变贯穿线圈的磁通量，在线圈中产生感应电动势，供ECU(汽车上的电子控制单元)使用。

信号轮7在转动中改变霍尔芯片IC1磁路的磁阻，因而改变贯穿霍尔芯片IC1的磁通量。根据霍尔效应，会在霍尔芯片IC1上产生变化的电动势，经霍尔芯片IC1内部信号放大电路放大后，不需要ECU整形就可以直接输出方波信号。信号轮7转速变化和感应间隙变化都不会导致本实用新型输出电压变化。

当信号轮7静止不转时，霍尔芯片IC1会感应到静止的较强磁场或静止的较弱磁场。

当霍尔芯片IC1感应到静止的较强磁场时，霍尔芯片IC1的第三引脚对地截止呈高阻状态，电源6电压经二极管D4、电阻R2输入到电压比较器U1B的IN+引脚，形成高电位。同时经电阻R1，二极管D1给电容C1充电，经电阻R3、电阻R4分压后输入到电压比较器U1B的IN-引脚，形成高电位。由于电阻R1、二极管D1、电阻R3、电阻R4的分压作用，使电压比较器U1B的IN+引脚电压大于反向输入端电压，电压比较器U1B持续输出高电平，经电阻R7输出。

当霍尔芯片IC1感应到静止的较弱磁场时，霍尔芯片IC1的第三引脚对地导通呈低阻状态，电源6电压经二极管D4、电阻R2输入到电压比较器U1B的IN+引脚，形成高电位。电容C1存储电压，经电阻R3、电阻R4分压后输入到电压比较器U1B的IN-引脚，形成高电位。由于电阻R1、二极管D1、电阻R3、电阻R4的分压作用，使电压比较器U1B的IN+引脚电压大于反向输入端电压，电压比较器U1B暂时输出低电平，经电阻R7输出。同时电容C1经电阻R3，电阻R4放电，当放电时间持续10S后，电阻R3，电阻R4分压提供给电压比较器U1B反向输入端的电平会低于IN+引脚电平，电压比较器U1B持续输出高电平，经电阻R7输出。

信号轮7转动时，会改变霍尔芯片IC1的磁回路，霍尔芯片IC1会感应到与齿轮齿相对应的磁场变化，经霍尔芯片IC1内部电路转换成电压信号，由霍尔芯片IC1的第三引脚输出高低电平变化的方波电压信号。

当霍尔芯片IC1输出电压信号瞬时状态处于高电平时，霍尔芯片IC1的第三引脚对地截止呈高阻状态，电源6电压经二极管D4、电阻R2输入到电压比较器U1B的IN+引脚，形成高电位。同时，经电阻R1、二极管D1给电容C1充电，经电阻R3、电阻R4分压后输入到电压比较器U1B的IN-引脚，形成高电位。由于电阻R1、二极管D1、电阻R3、电阻R4的分压作用，使电压比较器U1B的IN+引脚电压大于反向输入端电压，电压比较器U1B输出高电平，经电阻R7输出。

当霍尔芯片IC1输出电压信号瞬时状态处于低电平时，霍尔芯片IC1的第三引脚对地导通呈低阻状态，电源6电压经二极管D4、电阻R2输入到电压比较器U1B的IN+引脚，形成高电位。电容C1存储电压，经电阻R3、电阻R4分压后输入到电压比较器U1B的IN-引脚，形成高电位。由于电阻R1、二极管D1、电阻R3、电阻R4的分压作用，使的电压比较器U1B的IN+引脚电压大于反向输入端电压，电压比较器U1B暂时输出低电平，同时电容C1经电阻R3、电阻R4放电，但放电时间大于10S。由于霍尔芯片IC1输出电压信号瞬时状态变化时间远远小于10S，所以电容C1在放电时间是持续了瞬间又进入充电状态，不会影响电压比较器U1B输出状态。当霍尔芯片IC1输出电压信号瞬时状态变成高电平时，电压比较器U1B输出高电平，经电阻R7输出。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。