專利名稱：一種被磁化物體位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢測磁場及其變化技術(shù)，具體地說明是一種被磁化物體位移傳感器，它使用霍爾器件實(shí)現(xiàn)位移檢測，用于檢測各種可被磁化的物體的位移的變化。
背景技術(shù)：
霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。目前，使用霍爾器件構(gòu)成的位移傳感器都是霍爾器件的工作電流保持不變，使其在一個均勻的梯度磁場中移動，它輸出的霍爾電壓值大小只由它在該磁場中的位移來決定。圖1-1、1-2示出目前典型的2種產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)與霍爾器件組成的位移傳感器的設(shè)置結(jié)構(gòu)圖。其中圖1-1表現(xiàn)為磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間的垂直方向移動結(jié)構(gòu)；圖1-2表現(xiàn)為磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間平行方向移動結(jié)構(gòu)。將它們固定在被測系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾位移傳感器。采用此種霍爾位移傳感器要求在被測系統(tǒng)中構(gòu)建一個磁場系統(tǒng)，并且使霍爾器件在一定的磁場范圍內(nèi)移動。因此不同的被測系統(tǒng)需要構(gòu)建不同磁場系統(tǒng)，使霍爾位移傳感器的通用性差、可重用性低，并且不利于批量生產(chǎn)、單個成本偏高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種通用性好、可重用性高，便于批量生產(chǎn)的被磁化物體位移傳感器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括一磁場，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；一霍爾器件，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域(通過導(dǎo)線分別與電源和地相連，并輸出模擬電壓信號)，構(gòu)成霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
其中所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體，一端為N極、另一端為S極，線性霍爾器件置于兩柱形磁性體之間；最好置于兩柱形磁性體之間的中心區(qū)域；所述磁場還可以為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。
本實(shí)用新型的工作原理所述兩種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生穩(wěn)定磁場的磁場系統(tǒng)與線性霍爾器件組成的位移傳感器結(jié)構(gòu)固定在被測系統(tǒng)上，構(gòu)成一個新型的霍爾位移傳感器。其原理是將線性霍爾器件分別固定于兩種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場中心位置，使霍爾器件與磁場系統(tǒng)構(gòu)成一體(其磁場中心位置的磁場強(qiáng)度最弱)，當(dāng)有其各種可被磁化的物體接近或遠(yuǎn)離時(shí)，由于所述磁場在各種可被磁化的物體中產(chǎn)生磁化現(xiàn)象，從而在被磁化的物體中形成與之反向的磁場。因此中心位置處的磁場強(qiáng)度變化最大，霍爾器件的輸出電壓變化范圍也最大，檢測電路將最容易檢測到它的位移變化。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)采用本實(shí)用新型霍爾位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了霍爾器件與磁場系統(tǒng)構(gòu)成一體，它無需在被測系統(tǒng)中建一個磁場系統(tǒng)，霍爾器件不需要在一定的磁場范圍內(nèi)移動。因此同一霍爾位移傳感器可以用在不同的被測系統(tǒng)中工作，而不需要構(gòu)建不同磁場系統(tǒng)，使霍爾位移傳感器的通用性好、可重用性高，并且利于批量生產(chǎn)、單個成本低。


圖1-1是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)示意圖(磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間垂直方向移動結(jié)構(gòu))。
圖1-2是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)示意圖(磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間平行方向移動結(jié)構(gòu))。
圖2是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本實(shí)用新型另一個實(shí)施例的實(shí)用原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本實(shí)用新型所述被磁化物體位移傳感器，如圖2所示，包括一磁場，由兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，一端為N極、另一端為S極；一霍爾器件(本實(shí)施例采用芯片SS49E)，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域，本實(shí)施例置于兩柱形磁性體之間，即兩柱形磁性體中心線之間中心線的中點(diǎn)；引出端有三1為供電電源輸入端，與直流電源(+3V-+6V)端相連接；2為模擬電壓信號輸出端，與不同系統(tǒng)的控制監(jiān)測裝置模擬輸入端相連接；3為供電電源地端，與系統(tǒng)電源地端相連接。所構(gòu)成霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
該磁場系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了磁場結(jié)構(gòu)中心位置的磁場強(qiáng)度最弱的設(shè)計(jì)要求，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作。線性霍爾器件，用于檢測所構(gòu)成的磁場結(jié)構(gòu)中心位置的磁場強(qiáng)度的變化，并將磁場強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)化為線性變化的電壓輸出給控制監(jiān)測裝置。這樣的位移傳感器的使用不需在被測系統(tǒng)中建一個磁場系統(tǒng)，霍爾器件也不需要在一定的磁場范圍內(nèi)移動。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于如圖3所示，所述磁場為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。本實(shí)施例中4為環(huán)形磁鋼，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境。線性霍爾器件亦采用芯片SS49E，它被固定于環(huán)形磁鋼4的中心位置，與環(huán)形磁鋼4構(gòu)成一體，用于檢測其中心位置的磁場強(qiáng)度變化，并且將磁場強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號的形式，并將其輸出給控制監(jiān)測裝置。線性霍爾器件的供電電源輸入端1與直流電源(+3V-+6V)端相連接；線性霍爾器件的供電電源地端3與系統(tǒng)電源地端相連接；線性霍爾器件的模擬電壓信號輸出端2與不同系統(tǒng)的控制監(jiān)測裝置模擬輸入端相連接。
本實(shí)用新型的工作過程是當(dāng)有各種可被磁化的物體相對環(huán)形磁鋼產(chǎn)生不同的位移變化時(shí)，固定于環(huán)形磁鋼中的線性霍爾器件將其檢測到的磁場強(qiáng)度的變化，并通過模擬電壓信號輸出端2以模擬電壓信號形式輸出給控制監(jiān)測裝置?？刂票O(jiān)測將根據(jù)不同的電壓信號得出物體與環(huán)形磁鋼之間的不同的位移變化值。
通過本實(shí)用新型霍爾位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了霍爾器件與磁系統(tǒng)的一體化，為使用帶來的極大的便利。
權(quán)利要求1.一種被磁化物體位移傳感器，其特征在于包括一磁場，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；一霍爾器件，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域，構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)的霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
2.按權(quán)利要求1所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體，一端為N極、另一端為S極，線性霍爾器件置于兩柱形磁性體之間。
3.按權(quán)利要求2所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于最好置于兩柱形磁性體之間的中心區(qū)域。
4.按權(quán)利要求1所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于所述磁場還可以為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。
專利摘要本實(shí)用新型涉及使用霍爾器件實(shí)現(xiàn)位移檢測的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體是一種被磁化物體位移傳感器，它將霍爾器件置于磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域，構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)，安裝在被測系統(tǒng)上；所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，亦可以由環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；所述霍爾器件具有良好線性模擬電壓輸出，即它的輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)隨著磁場強(qiáng)度的變化進(jìn)行線性變化。通過本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的控制監(jiān)測將根據(jù)不同的電壓信號得出所測物體之間的不同位移變化值。所構(gòu)成的霍爾位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了霍爾器件與磁系統(tǒng)的一體化，為使用、生產(chǎn)帶來的極大的便利。
文檔編號G01B7/02GK2819170SQ20052009276
公開日2006年9月20日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者楊志家, 趙雪峰 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所