1使用55075器件測試齒輪齒感應

最好的齒輪由冷軋低碳鋼制成，燒結金屬齒也可以使用，但必須注意確保材料成分和密度的一致性。

圖1齒輪齒

Littelfuse器件是一種可自動調節數字輸出的齒輪速度傳感器。傳感器與齒輪齒之間的傳感距離受多種因素的影響，包括齒輪齒的尺寸、齒輪的金屬材質等級以及齒輪與傳感器的對齊情況。通常情況下，齒和槽越大，感應間隙就越大。為獲得最佳性能，傳感器應盡可能靠近目標，最佳的感應距離應小于1毫米。根據齒輪的幾何形狀，傳感器的感應距離可能達到2毫米。

一般齒輪設計可參考以下示例：

W=4mm S=5mm T=6mm G=1.5mm 典型值 H=4mm

對于齒形尺寸較小的齒輪，傳感間隙通常為0.5~1.0毫米。在最終選擇之前，最好根據具體齒輪對傳感器進行評估。 目標的齒或槽應切割成略微傾斜的角度，以盡量減少目標經過傳感器時從金屬到空氣過渡的突然性。Littelfuse輪齒傳感器的典型氣隙在1~1.5毫米之間。Littelfuse 55075包含一個用于灌電流輸出的內部上拉電阻器。

圖2 磁通量濃度

在許多工業領域都是通過齒輪來檢測速度和位置的。幾十年來，人們一直在尋求將重復通過的齒轉換為電脈沖的能力。純機械系統在使用過程中存在磨損和故障問題，因此僅限于低速和低占空比應用。霍爾效應齒輪齒感應利用霍爾元件來感應磁鐵與通過的鐵質齒輪齒之間氣隙中的磁通量變化。通過對霍爾信號進行數字處理，可以獲得以下幾個優勢。峰值檢測、峰值保持和電平比較均以數字方式完成。與最后一個齒輪齒和波谷相對應的最大和最小霍爾信號會被無限期地記憶下來，而不會出現模擬技術所產生的漂移。然后，電平比較將適應最后一個峰值。這就是真正的零速自適應速度傳感器。它不受方位要求的影響，可以跟蹤齒輪速度直至運動停止。接通電源后，它將立即檢測到下一個輪齒的第一個邊緣。數字信號處理確實會帶來量化的不確定性，在速度較大時這種不確定性會更大。曲軸位置傳感器等對時序要求極高的產品在高速運轉時可能會出現精度下降的情況。 為了用霍爾效應傳感器檢測通過的齒輪齒，必須提供一個磁能源。一種簡單的方法是布置一塊永久磁鐵，使磁化軸指向齒輪齒的表面。當齒在磁鐵表面移動時，磁通量會被鐵鋼結構提供的低磁阻路徑吸引。 在這種情況下，傳感器表面的霍爾元件和齒輪齒之間測量到的磁通密度就會增加。利用矢量磁通場的各種屬性及其不斷變化的性質來創建零速霍爾效應齒輪齒形傳感器的方案已經開發了很多，有些還獲得了專利。齒輪齒規格： 表1 推薦的操作條件，55075齒輪齒

表2 電氣特性，55075齒輪齒超過TA=-40~100°C，VOD=4.75~25.2V，除非另有規定。

23線霍爾傳感器：55100、55140

這些傳感器采用CMOS技術，由霍爾板、有源穩壓電路、比較器和漏極開路輸出組成。 輸出為低電平灌電流，大多數應用需要外接上拉電阻。電源電壓和上拉電壓不必相同。可以使用標稱電壓為0V-24V的任何上拉電壓。上拉電阻值僅受過熱保護下最大輸出漏電流10uA和推薦的最大輸出電流20mA的限制。 磁鐵的極性對霍爾傳感器非常重要。“開關型”霍爾傳感器由磁鐵的南極激活。應將正確的磁極置于傳感器的激活面上（有關激活詳情，請參閱傳感器數據表）。 該系列傳感器采用斬波穩定技術。這一特性可在電源電壓、溫度和機械應力變化時提供幾乎恒定的磁性特性。為了實現這一技術，內部振蕩器會在基準采樣和有源磁傳感器采樣之間切換放大器電路。振蕩周期稱為TOSC，為幾微秒（參見規格書）。傳感器的數字輸出可能會延遲到這個量級。在大多數應用中，這種極小的延遲并不重要，斬波電路提供的穩定性遠遠超過了這種延遲。 表3 絕對最大額定值

電氣特性，55100 3線，55140 3線（注2）超過TA=-40~90°C，VDD=3.8~24.0V，除非另有規定指定。 表4 推薦工作條件

注1：超過絕對最大額定值的條件可能會導致傳感器永久損壞。不建議在超出推薦操作條件范圍外進行功能操作。長時間工作在絕對最大額定值條件下可能會影響設備的可靠性。 表5 電氣特性

注1：超過絕對最大額定值的條件可能會導致傳感器永久損壞。不建議在超出推薦操作條件范圍外進行功能操作。長時間工作在絕對最大額定值條件下可能會影響設備的可靠性。

3模擬霍爾傳感器：55100-AP、55140-AP

模擬霍爾傳感器是利用霍爾效應測量磁場的半導體器件。它們通常使用CMOS技術實現，因此可以對傳感器的各種參數進行編程和定制。這些傳感器的一些主要特點和特性如下：

客戶預設：模擬霍爾傳感器可依據特定磁場強度（以高斯為單位）預設一個相對應的輸出電壓。這樣就可以根據應用的具體要求定制傳感器。

可編程：傳感器的電參數可編程，不同的參數可實現定制化，如磁場范圍、靈敏度、輸出電壓范圍和溫度系數。這種靈活性使傳感器適用于各種應用。

比率輸出：傳感器的輸出電壓以電源電壓為基準。這意味著輸出的電壓值在基于電源電壓的情況下與磁場強度成正比。即使電源電壓發生波動，比率輸出也能提供穩定、準確的測量結果。

容錯性：傳感器設計用于處理不同的故障條件，如電源開路、接地開路或電源對地或電源電壓過壓/欠壓。這確保了即使在具有挑戰性的情況下也能可靠運行。

總誤差：傳感器的總誤差（包括所有誤差源）在整個工作電壓和溫度范圍內小于2%。這一精度水平使傳感器適用于精確測量應用。

總之，采用CMOS技術的模擬霍爾傳感器為汽車、工業和消費電子等各種行業和應用的磁場測量提供了一種通用、可靠的解決方案。 AP系列模擬霍爾傳感器的標準編程具有2.5Vdc的預設電壓輸出，隨著磁場強度的增加（磁極接近傳感器面），輸出電壓下降至約0Vdc。可通過編程接口和專用編程軟件來實現定制化。

43線TMR傳感器54100、54140

TMR（隧道磁阻）傳感器采用CMOS技術，由TMR傳感元件、帶隙調節器、比較器和推挽輸出組成。 輸出為低電平有效（灌電流）和高電平有效（拉電流的）。推薦的最大輸出電流為6mA。 全極傳感器既可以用磁鐵的北極來激活也可以用南極來激活。一旦超過BOP臨界值，任意磁極都會激活傳感器（輸出灌電流到地）；而當超過BRP臨界值時，任意磁極都會釋放傳感器（輸出上拉至Vcc）。磁鐵的磁極應正對于傳感器出線側相反的那一面。

表6 絕對最大額定值54100、54140（注2）（@TA=+25℃，除非另有規定。）

注2：大于上述“絕對最大額定值”的應用可能會對器件造成永久損壞。這些只是應用強度評級；不建議器件在任何其他超過本規范所示條件的條件下的功能操作。器件的可靠性可能會受到長時間工作在絕對最大額定值條件下的影響。 表7 電氣特性54100、54140（@TA=+25℃，Vcc=3.0V）

表8磁特性54100、54140（@TA=+25℃，Vcc=3.0V）

5定制設計傳感器

Littelfuse專注于滿足客戶的特殊要求，提供全方位的內部工程服務能力。

6EMC和ESD

對于一些應用有來自于電源線的干擾或輻射，建議使用串聯電阻器和電容器。串聯電阻和電容器應盡可能靠近傳感器。根據產品標準DIN 40839，采用這種布置的應用可以通過EMC測試。

圖3 3線設計

圖42線設計

7過電壓保護，55075除外

連續供電的絕對最大額定電壓為24V。如果電源電壓超過28V的齊納電壓，傳感器的損耗電流就會增加。傳感器只能承受短時間的超過齊納電壓的電壓。為了保護霍爾傳感器免受過壓影響，需要外接一個串聯電阻。該串聯電阻上的壓降隨著電源電流的增加而增大。齊納二極管與（外部）串聯電阻器組合后可作為箝位電壓裝置，將傳感器的電源電壓限制在齊納電壓范圍內。

8反向電壓保護，55075除外

最大反向電壓為-15V。舉例來說，如果傳感器要使用汽車的12V電源供電，可能會出現連接錯誤，但不會造成損壞。正如過壓保護一樣，使用外部元件可以提高該反向電壓保護值。

9溫度、電壓和功率

與所有固態半導體器件一樣，霍爾和TMR傳感器也有一個最高工作結溫。工作結溫取決于傳感器的耗散功率（電壓乘以電流）、封裝的熱阻、安裝配置的散熱器的散熱效果、任何空氣流動以及環境（空氣）溫度。由于內部功率和自熱，在電源電壓較高時，可通過降低最高工作溫度的方法，將結溫限制在可接受的值。

10ESD預防措施

Littelfuse半導體產品對靜電放電（ESD）敏感。在處理霍爾效應傳感器時，始終遵循ESD控制程序。