基于可编程霍尔IC的角位移传感器

摘要

作为汽车技术和电子技术相结合的产物,汽车电子控制技术既能提高汽车性能又可以降低排放、节约能源,是解决当前汽车与环境矛盾的较为有效的技术措施。汽车电子控制系统由各种传感器、电子控制单元(ECU)和相应的执行器组成。位置传感器在汽车电子控制系统中得到广泛应用,为ECU提供线位移或角位移信号,是最基本和最重要的传感器之一。霍尔传感器是一种磁敏传感器,采用非接触测量方式,无磨损,工作稳定可靠,体积小,非常适用于角位移的测量。本文对车用可编程线性霍尔角位移传感器组件进行了研究,内容如下:
　　首先对汽车上的不同类型的角度传感器的工作原理进行了分析和对比,对霍尔传感器的优势进行了重点分析;其次对霍尔角位移传感器组件进行了设计,包括:霍尔器件的选择,永磁材料及软磁材料的分析和选择,磁路结构的设计。磁路结构的设计包回型磁路和环形磁路两种方案。
　　其次使用ANSYS有限元软件的电磁场分析模块对磁路结构进行仿真分析,用来评价传感器的线性度,通过仿真计算获得磁路中心位置处霍尔元件感应到的磁感应强度与角位移的变化关系曲线,之后通过线性拟合求解曲线的线性误差,并通过测量试验进行对比验证,判断磁路方案的可行性。
　　最后介绍了霍尔器件的编程方法,包括编程脉冲、与编程有关的寄存器以及报文等;设计了编程器的硬件电路,硬件电路主要由电源系统、单片机、电压调制模块以及串口通信模块组成,介绍了角位移传感器的标定方法。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 汽车电子控制系统的应用与发展概况

1.3 车用传感器技术的发展与国内外现状

1.4 基于霍尔IC的传感器的发展和优势

1.5 本课题的研究意义及内容

第二章 霍尔传感器的工作原理及应用

2.1 霍尔效应

2.2 霍尔器件的分类、特性及在汽车上的应用

2.3 本章小结

第三章 基于霍尔ＩＣ的角位移传感器的设计

3.1 霍尔角位移传感器组件的研究

3.2 磁场分析方法

3.3 有限元分析

3.4 ANSYS磁路仿真

3.5 仿真结果及线性误差分析

3.6 测量试验及误差对比分析

3.7 本章小结

第四章 角位移传感器的标定介绍

4.1 系统介绍

4.2 HAL815的编程方法

4.3 编程器硬件电路设计

4.4 HAL815的标定方法

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢