霍爾傳感器工作原理霍爾傳感器電路圖.doc

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佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 實訓(xùn)報告 課程名稱 傳感器及應(yīng)用 報告內(nèi)容 霍爾傳感器制作與調(diào)試 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 08152 姓 名 陳紅杰 學(xué) 號 31 二0一0年六月 佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 《傳感器及應(yīng)用》 霍爾傳感器制作實訓(xùn)報告 班 級 08152 學(xué) 號 31 姓 名 陳紅杰 時 間 2009-2010第二學(xué)期 項目名稱 霍爾傳感器電路制作與調(diào)試 指導(dǎo)老師 張教雄 謝應(yīng)然 一、實驗?zāi)康呐c要求： 1. 對霍爾傳感器的實物（電路部分）進行一個基本的了解。 2. 了解雙層PCB板以及一定（霍爾傳感器）的焊接排版的技術(shù)和工藝。 二、實驗儀器、設(shè)備與材料： 1.認(rèn)識霍爾傳感器（電路部分）的元件（附圖如下）： 2.焊接電路PCB板（雙層）和對電路設(shè)計的排版工藝的了解。 3.對霍爾傳感器的電路原理圖進行基本的分析（附圖如下）： 霍爾傳感器原理圖： 霍爾開關(guān)電路（霍爾數(shù)字電路）， 由三端7812穩(wěn)壓器，霍爾片差分放大器THS119，三端可調(diào)分流穩(wěn)壓器TL431及雙路JFET的輸入運放TL082和輸出級組成。在外磁場的作用下,當(dāng)感應(yīng)強度超過導(dǎo)通閥值時，霍爾電路輸出管導(dǎo)通，輸出低電平 TL082是一通用的J-FET雙運用算放大器，其特點有，較低輸入偏置電壓和偏移電流，輸出沒有短路保護，輸入級具有較高的輸入阻抗，內(nèi)建頻率被子償電路，較高的壓擺率。最大工作電壓為18V。TL082是霍爾傳感器的核心處理部位。（CON2接口對應(yīng)霍爾元件THS119） 霍爾元件THS119封裝圖 印刷板： 直流電源輸入24V，由IN4148、三端穩(wěn)壓管7812和TL431（串接一個電阻）構(gòu)成的穩(wěn)壓支路，得到不同的電壓?；魻栐HS119是采樣核心元件，值得一提的是Z2這個穩(wěn)壓元件。在實際運用當(dāng)中精密穩(wěn)壓集成電路TL431并不一定要用實物，可以用一個NPN型三極管來串接一個電阻來等效代替。 整個電路的設(shè)計運用了閉環(huán)溫度反饋來實現(xiàn)自我保護。主要的設(shè)計是RT1熱敏電阻，對電路在工作時的表面溫度進行控制。這樣的設(shè)計能很好的起到一個自我保護。 因為我們知道，霍爾傳感器的PCB板是封裝在塑料外殼里，由于電路的工作環(huán)境的問題，導(dǎo)致電路幾乎沒有更好的散熱（外殼有些導(dǎo)熱）。至此，用到RT1熱敏電阻來進行溫度控制保護顯得非常合理。 三、實驗操作（焊接）： 1.霍爾傳感器PCB雙層印制電路板的焊接。 2.了解電路的元件的安排和電路設(shè)計線路的排版。 四、實驗制作 在這里強調(diào)一點就是，實驗制作的整個過程可以看作是焊接一個霍爾集成電路起傳感作用的電路（需要外加磁場）。 實驗開始，每組會得到分發(fā)的元件，我先由霍爾傳感器的電路原理圖開始分析，將每個元件插放好位置，這點很重要，如果出了問題那么會使電路不能正常工作，嚴(yán)重的還有可能導(dǎo)致電路元件受損而無法恢復(fù)。所以我先由霍爾傳感器的電路原理圖開始著手，分析清楚每個元件的指定位置，插放好了之后再由焊接，最后要把多余的腳剪掉。 整個電路的元件除了THS119是長腳直插式元件之外，其余的元件均為低位直插或者貼板直插。 焊接的過程中，所需要注意的事情就是不能出現(xiàn)虛焊脫焊或者更嚴(yán)重的烙鐵燙壞元件的表殼封裝損壞印制電路板等。這些都是在焊接的整個過程中要注意的事情。 比如，焊接三端穩(wěn)壓管7812時，要考慮到電路板的外殼封裝和三端穩(wěn)壓管7812的散熱問題，如果直插焊接的話那么就會放不進塑料外殼里，還有直插沒有折引腳的話對三端穩(wěn)壓管7812的散熱影響很大。綜合這些因素再去插放焊接元件，效果會好很多。 又比如，焊接THS119的時，原本PCB板在設(shè)計的時已經(jīng)排好版了，就是在TL082的背面插放THS119。這樣的設(shè)計很巧妙，能夠保證每一個THS119插進去焊接完了之后都能很好地與塑料外殼嚴(yán)密配合安放進去。因為這是利用了IC引腳與PCB板的間距來實現(xiàn)定距離的，絕不會給焊接帶來任何麻煩。 最后，順便提及一下，在保證能將每一個元件正確地焊接在印制電路板上的前提條件下要盡量將元件插放焊接得美觀。 五、實驗心得體會 （1）首先，從整個霍爾傳感器來看，設(shè)計的電路的合理性，元件的選用，還有焊接的制作工藝是保證整個電路能正常工作前提。 （2）在學(xué)習(xí)電子電路的過程中，急需有一個過度期，焊接霍爾傳感器電路的過程當(dāng)中就會得到一個這樣的練習(xí)。 （3）簡單的說就是，拿到一張電路原理圖未必做得出一個比較好的產(chǎn)品，這里需要對整個電路設(shè)計的元件參數(shù)的考慮和排版，元件插放等等。只有將這些問題逐一解決了，才能做好一個電路，也只有這樣才能做好一個產(chǎn)品。 （4）霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄?，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。 六、實驗收獲 從拿到第一個元件開始，我仍然沒有太多的收獲，直到開始分析整個電路原理圖的時候才慢慢開始了解到一些確實精巧的設(shè)計，可以說是獨具匠心，到整個霍爾傳感器電路完成之后才算是明白了一二。 在此，我具體地說說。首先，為什么不用一個普通的穩(wěn)壓管替代Z2這個精密穩(wěn)壓集成電路TL431呢？我查閱相關(guān)資料知道它的溫度范圍寬能在區(qū)間工作。將其的R、C腳并焊再串上一個電阻來等效代替電路原理圖中的精密穩(wěn)壓集成電路。這是一個非常值得學(xué)習(xí)的實例，設(shè)計很巧妙，運用很靈活，接著，就是RT1熱敏電阻的設(shè)計，與溫度補償?shù)脑泶笙鄰酵ィ纬梢粋€閉環(huán)的溫度反饋。使得電路在密封的工作環(huán)境中能夠很好的進行自我調(diào)整和保護。這又是一個非常匠心的設(shè)計，彌補了外露敞開式設(shè)計的不足。 還有就是，THS119的插放位置設(shè)計的相當(dāng)精妙。運用了雙層PCB板的優(yōu)點，和IC引腳與印制電路板之間的距離來嚴(yán)格準(zhǔn)確地控制著THS119與塑料外殼之間的距離，使得霍爾傳感器探頭THS119處于一個指定的位置。 再者，三端穩(wěn)壓管7812的插放焊接很準(zhǔn)確，先是插放再折壓引腳使其背面緊貼印制板（螺絲孔對準(zhǔn)），涂上導(dǎo)熱硅脂，這樣的設(shè)計能更好的為三端穩(wěn)壓管7812散熱。 最后，就是電源路徑的排放。這個問題是在任何電路上值得參考學(xué)習(xí)的方案。很明顯在PCB板上就看到直流電源24V輸入一直愿者印制板的邊緣走線。值得一提的是，這樣的設(shè)計原本就是一個優(yōu)化問題，再有霍爾傳感器探頭THS119的控制電流與輸入的電流能更好地隔開，這樣將整個電路的擾動量盡量減到最小。 七、實驗總結(jié) 理論到實踐的過渡期需要很扎實的設(shè)計，元件等各方面的綜合知識來實現(xiàn)整個產(chǎn)品的起草到出產(chǎn)。這是很再實際不過的問題，在這里還可以提及到元件參數(shù)問題和設(shè)計電路的優(yōu)化問題。 舉例說明，在此之前，設(shè)計過的電路往往也設(shè)計到元件參數(shù)的匹配問題，這是一個極其苛刻的問題，絲毫馬虎不得。例如選擇電阻的類型和瓦數(shù)，選用電容的耐壓值和種類，還有倘若找不到和電路原理圖上所標(biāo)注的一樣的元件，就得想辦法巧妙地運用其他元件來等效代替，盡可能的節(jié)省制作一個模塊所要花的資金。 從設(shè)計一個相對理想的電路到制作一個比較理想的產(chǎn)品，其中就是一個綜合性和強的工作。哪怕是在任何一個小環(huán)節(jié)上出了紕漏，后果就是電路不能正常工作，產(chǎn)品宣告失敗。這就包括電路設(shè)計的全部參數(shù)的全方位考慮，又比如電路工作環(huán)境當(dāng)中的溫度濕度電磁兼容等等問題都要逐一解決。 學(xué)生簽名：陳紅杰 2010年6月28 日