霍尔式转速传感器

基本结构与信号来源

霍尔式转速传感器由旋转部件和固定的霍尔元件（常配偏置永磁体）组成。旋转部件每转过一个特征单元，霍尔元件所在位置的磁感应强度 B 就变化一次，霍尔电动势随之变化，经放大整形后成为可计数的脉冲。三种典型方案：

• 旋转圆盘上安装若干圆柱形磁铁，磁铁逐个经过固定霍尔元件；
• 圆盘端面或弧形磁环上交替排列 N、S 磁极，霍尔元件检测磁场极性切换；
• 霍尔元件与偏置永磁体相对放置，中间是导磁的金属齿轮，齿顶与齿谷交替经过。

铁齿轮与偏置磁场

偏置永磁体提供恒定磁场。齿顶对准霍尔元件时，齿顶为铁磁材料，磁力线集中穿过齿顶形成闭合回路，穿过霍尔元件的磁通量较大；齿谷对准时，气隙磁阻大，磁力线在空气中发散，穿过霍尔元件的磁通量较小。齿轮连续转动，磁通量便周期性变化。

用线性霍尔元件时输出近似连续起伏的波形，用开关霍尔元件时输出方波脉冲。脉冲频率等于特征单元经过霍尔元件的频率。

转速计算模型

设齿圈齿数为 Z，输出脉冲频率为 f（单位 Hz，即每秒脉冲数），则转速

其中 n 为转速，单位 r/min；60 为每分钟秒数换算系数；Z 为每转产生的脉冲数（齿数或磁极对数对应的特征数）。该式适用于每转产生 Z 个等间隔脉冲的计数式测速，要求脉冲与齿（或磁极）一一对应且无丢脉冲、无多计。

典型应用

• 车轮转速测量：开关霍尔传感器对准旋转齿圈，输出方波脉冲，按上式换算车轮转速。
• ABS 中的局部判断：加速度传感器检测车身运动状态，霍尔传感器检测车轮转动状态；ABS 控制单元将轮速与由参考车速得到的参考轮速比较，并按滑移率及其阈值判断车轮是否趋于抱死，从而决定是否介入。仅凭“加速度为负且车轮转速为零”不能普遍判定抱死：正常停车时轮速同样为零，须结合参考车速、轮速和滑移率及阈值综合判断。
• 出租车计价：变速箱输出转轴上固定小磁钢，霍尔传感器检测其旋转信号，送入单片机，单片机结合按键输入控制显示并输出至微型打印机。