应用于洗衣机桶偏置判断的新型HALL传感器

摘要

本发明提供了一种应用于洗衣机桶偏置判断的新型HALL传感器。所述的HALL传感器由永磁体1、线路板2、HALL传感元件3、外壳4构成，其中，HALL传感元件3焊接固定于线路板2上，线路板2位于永磁体1之间，永磁体1的两个磁极两端分别有马蹄形的突起部分。本发明传感器在洗衣机中做为桶位置检测应用，与现有技术中的位置检测器件相比，其避免了因为没有一个明确的极值点进行判断识别而发生的撞桶现象，信号识别处理过程简单，易于控制，而且可以应用于其它类似的场合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移传感器，特别是一种应用于洗衣机桶偏置判断的新型HALL(霍尔)传感器，属于传感技术领域。

背景技术

在磁场中垂直放置一块通有电流的金属或半导体薄片，薄片的两侧之间就会产生电动势，这种现象称为霍尔效应。霍尔元件是在霍尔效应原理基础上制成的。因半导体材料产生的霍尔电势比较大，所以霍尔元件的材料主要有：锗、硅、砷化嫁、砷化锢及锑化锢等半导体材料。

半导体材料产生的霍尔电势虽然较金属材料的大，但实际应用时还需加以放大，利用集成电路技术把霍尔元件、放大器、温度补偿器及稳压电路等集成在一个芯片上，就成了性能优良的霍尔传感器，也称霍尔集成电路。按输出端的功能，霍尔集成电路可分为线性型和开关型两种。

线性型霍尔集成电路由电压调整器、霍尔元件、差分放大器、输出级等组成。其特点是：线性度好、功耗低、灵敏度高、输出电阻小、无触点、寿命长及温度特性好。

开关型霍尔集成电路由电压调整器、霍尔元件、放大电路、施密特整形电路及输出级等组成。其特点是功耗低、灵敏度高、性能稳定、无触点、寿命长。开关型霍尔集成电路有单向型和双向型之分。

霍尔传感器具有尺寸小、重量轻、无触点、外围电路简单、频响宽、动态特性好、使用寿命长、调试方便等特点，用它可以做成各种传感器，在位移测量、倾角测量、压力测量、测转速或转数以及计数方面得到广泛应用。

霍尔(HALL)传感器是一种电子元件，外形封装和三极管非常相象。它由HALL元件，放大器、施密特电路以及集电极开路输出三极管组成。当磁场作用于HALL元件时，产生一个微小的HALL电压，经放大器放大和施密特电路后使三极管导通输出低电平，而没有磁场作用的时候，三极管截止输出为高电平。

在洗衣机中，尤其是采用变频方式驱动电机的洗衣机中，为良好的控制洗衣机脱水状态，一般用位置开关的方式，这种方式只有在洗衣机撞桶达到限度时才能获得撞桶信号，从而进行处理，而这时对机器造成的伤害已经发生。

还有采用线性HALL的方式，用一个线性HALL传感器，由于这种传感器中永磁体截面是锥形(见图5)，形成的磁场强度在HALL传感元件的运动方向上呈线性变化，因而形成的感应信号输出曲线如图1所示，用这种传感器可以方便的检测出桶偏转的情况，应用于变频洗衣机，可以实现速度脱水状态协调运行的目的，但这种传感器用于普通洗衣机存在缺点，因为没有一个明确的极值点用于判断是否发生撞桶，信号识别处理过程复杂，不易于控制；另外即使在变频机中，判断撞桶极值情况也显得不很方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于洗衣机桶偏置判断的新型HALL(霍尔)传感器。

本发明所述的新的HALL传感器在内部结构上进行了特殊的处理，其具有如图2所示的输出曲线，由图可见，该曲线两端具有极限判断点，当波动到极限点时，可以立即调整驱动，避免对机械部件的损坏；该曲线中间为线性判断区，可以连续获得桶旋转偏移情况，输出为接近线性输出。

本发明所述的HALL传感器由永磁体1、线路板2、HALL传感元件3、外壳4构成，其中，HALL传感元件3焊接固定于线路板2上，线路板2位于永磁体1之间，永磁体1的两个磁极两端分别有马蹄形的突起部分。

本发明中，磁体选择必须考虑HALL传感器的特性，磁体产生的磁场最强处和最弱处不能超过HALL传感器检测范围，磁体选用的材料不限，但一般选择质轻稳定性好，耐冲击，温度特性好的材料。

所述的永磁体优选NdFeB稀土永磁体；

上述永磁体优选烧结NdFeB永磁体，该种永磁体具有良好的耐腐蚀性、高矫顽力以及好的磁性均一化。

上述永磁体进一步优选最大磁能积(BH_max)不小于350KJ/m³的永磁体材料。

HALL传感器选择线性输出的HALL传感器，并不限定哪种传感器合适，选择不同的传感器，必须考虑磁体的特性，同样选择磁体时也要考虑HALL传感器特性。

外壳一般要选择强度高的塑料；PCB则没有选择限制，但也要考虑电气特性。

上述外壳材料优选采用ABS耐冲击塑料，应符合UL 94V-0规定。

本发明传感器在洗衣机中做为桶位置检测应用，与现有技术中的位置检测器件相比，其避免了因为没有一个明确的极值点进行判断识别而发生的撞桶现象，信号识别处理过程简单，易于控制，而且可以应用于其它类似的场合。

附图说明

图1为线性HALL传感器的输出曲线

图2为本发明HALL传感器的输出曲线

图3为本发明HALL传感器安装位置示意图

图4为图3所示HALL传感器在安装塑料外壳后的位置示意图

图5为现有技术中的HALL传感器永磁体的截面形状

1——永磁体    2——线路板

3 HALL传感元件 4——外壳

具体实施方式

见图3。

1为永磁体，特殊结构的永磁体产生位置检测所需要的特殊磁场，这个磁场的曲线如图2所示，这个磁体结构的特殊性在于两端的马蹄状突起部分，这个突起部分可以产生一个跳变的磁场，这跳变的磁场作用于HALL传感器，就会产生图2所示的输出电压曲线。图3中的两块磁体安装在一个塑料外壳上，这个塑料外壳一般采用万向节方式连接在洗衣机外桶上。

2为线路板，焊接HALL传感器，连接其它部件用，HALL传感器及接口焊接在这个线路板上，HALL传感器随这个线路板的移动而移动，这个线路板安装在一个活动的框架上，这个框架与磁体外壳安装在一起，使HALL传感器可以形成如图3所示安装位置，这个框架可以在磁体外壳中滑动，同时这个框架采用万向节方式安装在洗衣机壳体上，当洗衣机脱水时，外桶随内桶的偏转而偏转，带动磁体外壳一起移动，使得HALL传感器在磁场中运动，不同磁场强度处产生处不同的电压，从而获得电压随位置不同而不同的输出。

3为HALL传感元件，HALL传感元件是位置检测的核心部件，他是一个输出电压随磁场强度变化而变化的器件，当给传感元件提供固定电源电压后，其就能够随磁场变化而输出可变化的电压。这个传感器焊接在线路板上，随线路板移动而移动。

上述部件安装在一个如图4所示的外壳中。图中细线部分画出的就是塑料外壳。

由于本发明的HALL传感器的永磁体1的两个磁极两端分别有马蹄形的突起部分，永磁体1的磁场强度分布也如图2所示，当HALL传感器在磁场中运动到两个磁极的两端位置时，亦将产生如图2所示的电压极值点，从而有利于电脑板判断识别洗衣机外桶的偏摆情况，进一步控制转速，避免发生撞桶现象。