霍尔效应
传感器为位置传感提供了高效的解决方案。对于
霍尔传感器，传感器和运动部件之间没有机械连接，因此可以实现更高的可靠性和耐用性。
有几种不同的
磁传感器配置可用于基于霍尔效应的位置传感应用。在本文中，我们将研究可以产生线性高斯与距离曲线的滑动式磁性配置。我们还将看到可以使用
磁铁组合来调整高斯与距离曲线的斜率。
线性度可能是一个决定因素
在上一篇文章中，我们研究了简单的迎头和侧滑配置。这两种布置如图 1 所示。
图1（a）。正面和(b)滑行感应。
我们看到，通过上述布置，感测场和距离之间的关系是非线性的。这些磁传感器配置通常在精度要求不是很高的应用中用作接近探测器。
然而，当需要沿传感行程控制位置时，我们更喜欢传感器输出和位移之间存在线性关系。事实上，虽然我们可以使用软件来消除传感器线性误差，但线性响应是可取的，因为它可以提高测量精度并有利于系统校准。
线性滑动传感
图 2(a) 显示了滑过式布置，该布置呈现出感测磁场的 z 分量与磁体位移之间的线性关系。图 2(b) 显示了磁通密度（z 轴方向）与磁体行程的关系。
图2（a）。具有线性响应的滑行配置(b)磁通密度与磁体位置的关系
当磁铁位于传感器左侧时（x<0），磁铁的磁力线产生与 z 轴相反方向的分量。请注意，磁力线从磁体的北极到南极。
图 3 显示了穿过传感器的磁力线之一。
图 3.穿过霍尔效应传感器的磁力线方向
因此，当 x<0 时，感测磁场的 z 分量为负。当磁铁到达中心位置时，z 方向的磁场为零。对于正位移 (x>0)，磁场将产生 z 轴方向的分量（正磁场）。对于任一方向上的大位移，可以通过传感器的场线数量较少。因此，传感器感测到的磁场减小。
这种布置的关键特征之一是磁场的 z 分量与原点周围的位移呈现线性关系。该线性范围如图 2(b) 所示。线性区域的长度略小于磁体的长度。例如，对于 22 mm 的磁体，线性区域可以从大约 -10 mm 延伸到 +10 mm。这种线性行为使我们能够更轻松、更准确地检测移动物体的位置。
如果我们需要更大的线性范围怎么办？
我们可以使用更长的磁铁来增加上述配置的线性范围；然而，某些应用无法在系统中容纳大磁铁。此外，对于长磁铁，成本可能是一个限制因素。如果需要检测比磁铁长度长的行程，我们可以使用传感器阵列来扩展测量范围。如图 4 所示。
图 4.使用多个霍尔效应传感器来增加线性范围
在这种情况下，我们需要处理来自多个传感器的数据来找到物体位置。如需了解更多详细信息，请参阅此TI 应用笔记。
检测物体的存在
图 2 中的滑过配置还可用于检测对象的存在（而不是确定对象在其行程上的位置）。假设在图 2(a) 所示的示例中，磁铁平行于 x 轴从左向右移动。假设我们的数字（开/关）霍尔效应传感器的磁操作和释放点如图 5 所示。
图 5.使用滑动式配置进行开/关感应
当磁铁从左向右
接近传感器时，磁场强度变得越来越大。在 D2 处，感测到的磁场等于打开传感器的磁工作点。将磁铁靠近传感器会产生更大的磁场，并使传感器保持开启状态。
现在，如果我们向相反方向（从右到左）移动传感器，磁场就会减弱。在 D1 处，磁场变得小于释放点，从而关闭传感器。这使我们能够检测到物体的存在。我们还可以使用这个结构来定义对象笔划中的参考点（传感器的切换点）。
根据图5中的磁通密度与距离的关系曲线，可以通过两个不同的位移产生给定的磁通密度。这就是为什么上述布置通常用于机械结构以传感器切换只能在一个特定位移处发生的方式限制物体的行程终点的应用。这可以防止结果解释中出现任何歧义。
增加高斯与距离曲线的梯度
我们上面讨论了数字（开/关）霍尔效应传感器可以与滑移配置一起使用来定义对象笔划中的参考点。如果我们可以增加高斯与距离曲线的斜率，我们就可以更地检测参考点。
斜率越大，给定的位移会导致磁场强度发生更大的变化，从而更容易被传感器检测到。图 6(a) 显示的磁系统的斜率大于图 2(a) 中的配置的斜率。
图 6.使用多个磁铁来提高场强分辨率
在这种情况下，一对磁铁的北极和南极相对于传感器移动。总磁场由两个磁铁的磁力线决定。在这种布置中，距离是相对于磁体对的中心来测量的。图 6(b) 显示了感测磁场的 z 分量与距离的关系。在中心位置 (x=0)，穿过传感器的一个磁体北极的磁力线数量等于另一个磁体南极的磁力线数量。因此，净磁通密度为零。
假设我们将磁铁从中心位置向右移动 (x>0)。这会突然增加来自南极的磁力线数量，并产生具有正 z 分量的磁场。类似地，当我们将磁铁从中心位置 (x<0) 向左移动时，我们会获得相对较强的具有负 z 分量的磁场。在原点周围，曲线的梯度高于图 2（a）中滑过配置的梯度，因为从北极到南极的过渡突然发生。高斯与距离曲线的斜率相对较大，可以帮助我们更准确地定义移动物体的参考位置。
