霍尔传感器在电动自行车领域的应用

霍尔传感器的应用非常的广泛，在航空航天技术，医疗技术，交通运输，工业以及测量和测试等诸多领域都做出了重大的的贡献。目前应用领域比较活跃的就是电动自行车领域。

霍尔传感器对电动车调速转把

调速转把是电动车的调速部件，这是一种线性调速部件，样式很多但工作原理是一样的。它一般位于电动车的右边，既骑行时右手的方向，电动车转把的转动较度范围在0-30度制之间。转把与闸把的信号特征：转把的形式、信号特征及其信号改制。

正常的无刷控制器的电机接线有36种接线法，其中只有5种才能可以转动，其中有反转的。一般电动车霍尔接法：红线是正极，黑线负极，黄绿蓝是信号输出，也是电机的相位，电机不转时可以调这三根线也可以调电机的三根线，最基本的一种是颜色顺序依次对接，每接一次，打开电源，再轻轻转动转把，看电机转动状态是不是正常，直到能正常转动为止。

图片来源：机械资料网

电动自行车的骑行者通过转动右手的转把来调节电动自行车的行驶速度。当旋转转把后，带动内部磁钢转动从而使磁场产生变化。而转把内的霍尔IC将根据该磁场强度和极性不同，输出不同的电压值，不同的电压值作为速度信号送到控制器中，进而控制电动机的旋转速度，霍尔IC是霍尔元件与放大电路集于一体的半导体器件。

线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。静态输出电压(B=0GS)是电源电压的一半左右。S磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平;N磁极将驱动输出低于零电平;瞬时和比例输出电压电平决定与器件最敏感面的磁通密度。提高电源电压可增加灵敏度。产品特点：体积小、精确度高、灵敏度高、线性好、温度稳定性好、可靠性高。霍耳转把输出电压的大小，取决于霍耳元件周围的磁场强度。转动转把，改变了霍尔元件周围的磁场强度，也就改变了霍尔转把的输出电压。

在电动车上使用的霍尔转把的信号有以下几种：转把的种类输出电压，正把/5V供电，反把/5V供电，单霍尔转把1.1-4.2(最多)/4.2-1.1(少量);单霍尔转把2.6-3.7(极少)/3.7-2.6;单霍尔转把1-2.5/2.5-1;单霍尔转把2.5-4/4-2.5;双霍尔转把0-5/5-0;光电转把0-5(少量)/5-0。其中最常用的是以下两种信号的转把：1-4.2V(俗称正把)，4.2-1V(俗称反把)。两种信号的转把中，是1.0V～4.2V的转把占绝大多数。目前市场上通用的控制器绝大多数是识别1-4.2V转把信号的产品。

当电动车的转把或控制器需要维修更换时，一旦遇到转把信号与控制器不匹配的情况时，这就需要对转把进行改制，使其输出信号能匹配控制器。转把输出信号改制：将转把拆开，改变转把里面磁钢工作面的极性，就可以改变转把输出的电位。如果转把内有两个磁钢，分别将两个磁钢都转180°，再装好;如果转把内只有1个磁钢，将磁钢取出，反转180°后，装好转把，这样就改变了转把里面霍尔元件工作磁场的起始位置，从而实现了转把输出信号的改制。锁定转把的转把上加了一个机械开关按钮，可以在控制器的控制下作为模式转换按钮，用于1：1助力，电动，定速，故障自检的模式转换。

线性霍尔传感器的选择

线性位置检测通过线性霍尔IC实现。线性霍尔IC的输出电压与穿过其本身的磁场强度成正比，在静态(无磁场)时，静态输出电压等于工作电压的一半，根据磁场特性和强度其输出电压上升或下降。通过磁场强度的变化可以得知相应位置数据的改变，输出电压与感应到的磁场极性和强度的关系固定。

输出曲线

霍尔传感器对电动车刹把

转把信号是电动车电机旋转的驱动信号，刹信号是电机停止转动的制动信号。电动车标准要求电动车在刹车制动时，控制器应能自动切断对电机的供电。因此电动车闸把上应该有闸把位置传感元件，在有捏刹车把动作时，将刹车信号传给控制器，控制器接受到刹车信号后，立即停止对电机的供电。

电动车闸把的位置传感元件有机械式微动开关(分机械常开和机械常闭两种)和开关型霍耳感应元件(分刹车低电位和刹车高电位两种)两种。机械开关型有两条引线一条接负极另一条接断电线，适用于低电平刹车控制器。对于支持高电平刹车的控制器为一条接+12V，另一条接断电线。霍耳型三条引出线分别：刹车线(细蓝+5V)，负极(细黑)，剩余的一条为断电线。

图片来源：机械资料网

电子刹把的刹车开关是由霍尔元件和磁钢组成的，其原理和无刷电机的霍尔一样，都是开关型的，霍尔元件靠感应磁钢的位置来输出高低电平信号，如捏住刹把后，霍尔元件和磁钢位置对应准确，输出高电平信号，信号驱动控制器内部的电子开关电路 （ＮＰＮ三极管组成），将转速信号与地旁路．还有一种是捏住后输出低电平信号，它驱动控制器内部由ＰＮＰ三极管组成的电子开关电路，将"转速信号"与地旁路，机械刹把就很好理解了，内部就是一个"常开开关"，捏住刹把后开关闭合，将转速信号与地旁路。

电子刹把中霍尔开关选型：

霍尔开关& 锁存

磁传感器中，利用霍尔效应原理制成的传感器被称为霍尔传感器。霍尔开关是将霍尔元件的输出与设定的阈值进行比较，并输出高低电平信号。按照对磁通密度极性和变化的要求，可具体分为单极型，全极型和锁存型。                   

单极型

只对单个磁极（N极或S极）有响应。

全极型

对单个磁极皆有响应，不区分N极或S极，便于安装。

锁存型

必须跨越0 Gauss点，以实现开关动作，同时需要N极和S极。

单极型 

霍尔开关& 锁存

全极型

审核编辑：刘清