相比，霍爾效應開關具有可靠、耐用、簡單、尺寸小和重量輕的優(yōu)勢。
圖 10.采用充氣隔膜的液位感測技術。
轉鼓檢測
霍爾效應傳感器 IC 能滿足各種轉鼓感測的需要，如速度、方向和皮帶斷裂檢測。
將磁體裝到轉鼓上，再使用固定的霍爾開關，就能制造簡單的旋轉指示器。每當轉鼓完整旋轉一次后，開關就會發(fā)送一個數(shù)字脈沖。該信號可用于指示轉鼓是否在旋轉，微處理器還能用它計算速度。如果需要提高轉鼓位置的精度，可使用差分霍爾效應傳感器（如 A3425）和齒輪結構，如圖 5 所示。更精密的反向偏壓霍爾效應傳感器（如 A3423）能提供轉鼓速度信息并進行方向檢測。
除感測轉鼓的位置、速度和方向外，還能檢測皮帶斷裂故障。例如，如果烘干機的皮帶斷裂時，烘干機內的加熱元件未關閉，那烘干機停轉可能導致衣服著火。圖 11 顯示了可檢測斷裂皮帶的電路，它采用了一個裝有磁體的轉鼓和一個固定霍爾開關。在該電路中，中央節(jié)點會以 R1C1 對確定的速度充電。當磁體經(jīng)過霍爾開關時，IC VOUT 信號會經(jīng)過高-低-高轉換。VOUT 信號的上升沿會暫時打開晶體管 Q1，使中央節(jié)點放電。斷裂的皮帶會使轉鼓停止旋轉，以防止出現(xiàn)上升沿轉換。這能確保中央節(jié)點自由充電。當中央節(jié)點達到啟動復合晶體管對的電壓時，電路輸出會切換至數(shù)字低信號，以顯示皮帶斷裂故障。
圖 11.采用簡單霍爾開關的斷裂皮帶檢測電路。
電動機控制
霍爾效應傳感器 IC 能以可靠和簡單的方式監(jiān)測電動機的電流，以進行有效的控制和保護。電動機的電流消耗與其產生的轉矩成正比。因此，控制電動機的速度和外加力的典型方法是，向微處理器反饋其電流消耗的測量值。然后微處理器會計算是要對電動機施加更多還是更少的電流，以達到所需的轉速?；魻栃獋鞲衅?IC 能直接以串聯(lián)方式與電動機（或任何電感負載）一起放置，因為它們有電阻極低的銅引線框架。
傳統(tǒng)的技術會利用在電動機控制組件的接地開關內放置的分流器來感測電動機的電流。利用這種方法，只能監(jiān)測一半的電動機電流，這會降低精度，并增加 I2R 損耗?；魻栃獋鞲衅?IC 的輸入電源與電流通路完全隔離，這能確保提高測量精度，并減小功率測量值。采用 SOIC-8 封裝的 Allegro ACS712 適用于較弱的標稱電流，采用 CB 封裝的 ACS75x 適用于較強的電流感測應用。
微功耗解決方案
由于全社會對環(huán)境問題的認識不斷深化，因此市場對低能耗家電的需求日益強烈。美國聯(lián)邦政府的“能源之星”計劃的要求一年比一年嚴格。Allegro MicroSystems 是首家提供微功耗霍爾開關和線性傳感器的公司，其目的是幫助制造商降低家電產品的能耗。
321x 系列霍爾開關采用了獨特的時鐘電路圖和 2.75V 的標稱工作電壓，以確保達到 15μW 的典型功耗。139x 系列線性霍爾器件在主動模式下具有 3 V 的標稱工作電壓和 10 mW 的功耗。139x 系列霍爾器件還配有睡眠引腳，以確保微控制器關閉器件，并將功耗降至標稱 75 μW（參閱圖 12）。此外，當 139X 系列霍爾器件處于休眠模式時，器件的輸出會轉換至高阻抗狀態(tài)。因此，只要采用輪詢機制及時監(jiān)測單獨 A139X 在任意點的輸出，就能將多個 139X 線性霍爾傳感器 IC 連接到單獨的模擬-數(shù)字轉換器輸入端。
圖 12 配有睡眠引腳輸入的 3 V A139x 微功耗線性霍爾傳感器的示意圖
總結
本文介紹的應用只是一些代表性的實例，它們體現(xiàn)了與傳統(tǒng)技術相比，霍爾效應技術如何提高現(xiàn)代家電的性能和可靠性。表 1 總結了其他霍爾技術的應用。使用《Allegro 選型指南》可找到符合指定應用需求的適用霍爾器件。
表 1：霍爾效應器件在現(xiàn)代家電中的應用 |
|---|
應用 | 應用 | 霍爾器件類型選項 |
|---|
洗碗機 | 外蓋/門開啟/關閉 | 開關 |
電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
轉鼓速度/方向 | 齒輪齒；接近；開關 |
失衡 | 線性傳感器；開關 |
液位 | 線性傳感器；開關 |
周期控制旋鈕 | 線性傳感器；開關 |
流量計 | 鎖存器；雙極開關；線性開關 |
烘干機 | 外蓋/門開啟/關閉 | 開關 |
電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
轉鼓速度 | 齒輪齒；接近；開關 |
斷裂皮帶 | 開關；集成電流傳感器 IC |
周期控制旋鈕 | 線性傳感器；開關 |
烤箱 | 烤箱門燈 | 開關 |
自清洗門鎖/聯(lián)鎖 | 開關 |
冰箱 | 制冰機已滿 | 鎖存器；開關 |
門燈 | 開關 |
電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
貨架位置 | 線性傳感器；開關 |
洗碗機 | 門開啟/關閉 | 開關 |
電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
噴霧器運行 | 齒輪齒；接近；開關 |
液位 | 開關；線性傳感器 |
流量計 | 鎖存器；雙極開關 |
吸塵器 | 電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
VR 電動機換向 | 鎖存器；雙極開關 |
開啟/關閉 | 開關 |
速度控制 | 線性傳感器；開關 |
自動售貨機 | 原位置 | 開關 |
脈沖計數(shù)器/編碼器 | 鎖存器；雙極開關 |
選擇開關 | 開關 |
車庫開門器 | 終端停止位置 | 開關 |
脈沖計數(shù)器/編碼器 | 鎖存器；雙極開關 |
電動機電流 | 線性傳感器；集成電流傳感器 IC |
攪拌機 | 速度控制 | 線性傳感器；開關 |
軟水機 | 閥門位置 | 鎖存器；開關；線性器件 |
參考文獻
G. Pepka."Position and Level Sensing Using Hall Effect Sensing Technology."
Allegro MicroSystems technical paper.
Sensor Review Journal SR27-1, February 2007.
M. Hopkins."The State of the Art in Hall Effect Technology and Its Implications for Appliance Design and Development."
Allegro MicroSystems technical paper.
IATC, March, 2004.
A. Friedrich, M. Doogue, J. Cummings."Recent Trends in Hall Effect Current Sensing."
Allegro MicroSystems technical paper.
PCIM 2006, May 2006.
本文介紹的產品是采用下列一項或多項美國專利制造的：5,619,137；5,621,319；6,781,359；7,075,287；7,166,807；7,265,531；7,425,821 或其他未決專利。
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