科技风2017年12月机械化工
DOI：10.19392/jki.1671-7341.201726126霍尔式钢球检测计数装置的设计与分析 米未娜李俊雒晓凤韩新猛
西安汽车科技职业学院陕西西安710038
摘要：随着机电产品各行业应用快速迈入工业现代化发展，采用各种传感器来检测、监视和控制各种静态、动态参数，使设 备或系统智能化操作运行就应运而生。霍尔自动计数装置能满足钢球多规格多功能的机械作业，简单又实用，是顺应社会进步与 发展的必然产物。 关键词！霍尔计数器;AH3144霍尔传感器；LM393比较器
一、霍尔式钢球检测计数装置的方案设计
(一） 传感器的选择
传感器非接触式检测计数使用的很多。但光电传感器的 故障率高，消耗功率大&超声波传感器控制性能不佳，且计算时 间较长，检测距离受限，很微小偏差就对结果造成较大影响。霍尔传感器利用霍尔效应
原理使小球变换后的信号能够直接 被AD，DSP等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快、电流测量范围宽、过载能力强、线性好、抗干扰能力强、体积小，在 工作温度区内精度更是优于1:，对检测对象是钢球或磁性小 球更佳，成本低、且输出利用单片机进行非线性和温度校正方便。 (二） 霍尔传感器介绍
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁性传感器。霍 尔传感器是利用金属或半导体薄片（霍尔元件）垂直放置在磁 感应强度为L的磁场中，当有电流I通过时，在垂直于I和B的方向上将产生霍尔电压U H的霍尔效应工作。目前常用的霍
尔元件材料有：锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。霍尔元 件的结构由霍尔片、引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导 体单晶薄片，引出四个引线。1、1'两根引线加激励电压或电 流，称为激励电极;2、2'引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。在电 路中霍尔元件用符号H表示。
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二、霍尔式钢球检测计数装置的设计实现
当钢球滚过霍尔开关传感器的位置时，钢球导致霍尔开关 传感器上的磁感应强度发生变化，此时霍尔开关传感器输出一 个峰值为20mV左右的霍尔电压。这个霍尔电压的信号将经过 LM393集成运放后驱
动2N5812型三极管，完成导通和截止过 程。将计数显示部分接在2N5812型三极管的输出端即可以构 成霍尔计数器。
电路原理图如下:
搜 同
电路中用到（1)开关型霍尔传感器模块。由3144霍尔传 感器、LM393比较器和三极管驱动组成。该模块有电源指示和 信号输出指示，可使用3-5.5V直流供电，有磁场切割时输出低 电平信号，否则输出高电平。电路板输出开关量，可以直接接单片机或继电器等模块。引脚中12,;2-G N D;3-D O(数字量
输出接口）;42O(霍尔传感器实时输出电压），一般无效处理。(2)磁铁选长方体或扁平体的体积较小的强磁铁。（3)单片机
电路板带显示，可自己搭接也可以买成品单片机系统板。
三、霍尔式钢球检测计数装置实现过程的分析
(一） 霍尔传感器选用注意事项
霍尔传感器的型号多，分类不同，灵敏度和极性都有区别。
因此设计计数装置时，要从多方面选择霍尔传感器。（1)要考
加热炉燃烧器
虑计数装置与检测对象间距离，若距离大，又有隔离物，就需尽
量选择灵敏度高的。（2)检测对象如果两面都要检测，则不能
选择像3144单极性的霍尔传感器。（3)尽量选择模块，效果
好，误差小，信号处理可靠。（4)使用时要了解霍尔元件工作的
主要参数，选用尽可能大的激励电流，改善霍尔元件的散热条
件；注意输入电阻和输出电阻；不等位电势和不等位电阻；霍尔
电势温度系数影响。
(二） 霍尔传感器使用和信号处理注意事项
使用中传感器输出模拟量开关量和负载要匹配；信号放大
输出后不能正常显示，且模块信号输出指示灯根据磁场有变
化，要考虑灵敏度不够，应提高灵敏度或再次放大；钢球导磁性
差可考虑增加磁场强度，或采用磁场屏蔽装置抑制磁干扰；根
据工作环境考虑霍尔传感器的温系影响。霍尔传感器接电后
用磁铁靠近或远离，正反面反复就能看到霍尔后面的指示灯是
否发生变化，若磁铁靠近有输出变化的一面为7极。若无变
化，则传感器坏了。
(三） 常见误差补偿
(1) 不等位电势误差补偿：不等位电势与霍尔电势有相同 数量级，若消除是很困难的，常采用电桥补偿法补偿误差。
(2) 温度误差补偿：霍尔元件的基片是半导体材料，对温度 的变化很敏感。当温度变化时，霍尔元件的霍尔电势、输入输
出电阻等参数都要发生变化，会产生温度误差。为了减小温度
电视制作误差，除选用温系小的元件或恒温措施外，一般可以采用恒流
源供电措施使霍尔电势稳定。
参考文献：
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社，2011:140-145.
防水监控
%2]孟立凡，蓝金辉.传感器原理与应用％M].北京：电子工
业出版社，2011:176-186.
%3]常慧玲，牟爱霞.传感器与自动检测％M].北京：电子工
业出版社，2011:131-135.
作者简介：米未娜（1984-)，女，汉族，陕西西安人，本科，助
教，研究方向：电子电气。
轮胎再生胶
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