Obraz4

Czujniki prędkości obrotowej i prędkości jazdy Pomiar względnej prędkości obrotowej i liniowej

45

cjonalny czujnik hallotronowy dla typowej grubości szczeliny powietrznej mógłby osiągnąć takie parametry tylko wówczas, gdyby był wykonany w postaci „bramki hallotrono-wej” (np. jako czujnik wyzwalający impuls zapłonu w aparatach zapłonowych).

Czujnik i przynależne obwody elektroniki sygnałowej (zasilające i wartościujące) są zintegrowane w chipie¹) czujnika.

Taki zintegrowany układ hallotronowy („Hall-IC”), wykonany metodą bipolarną, w trwałej temperaturze użytkowania do 150°C i bezpośrednim podłączeniu do sieci pokładowej, znajduje się w prawie zamkniętym obwodzie magnetycznym, składającym się z magnesu trwałego i elementów biegunowych (rys. 3). Istniejąca jeszcze szczelina powietrzna przenika magnetycznie miękki wirnik przesłonowy (np. napędu wału rozrządu). Wprowadzana przesłona zwiera strumień magnetyczny (tzn. prowadzi go obok czujnika), powodując zanik pola magnetycznego w czujniku, a napięcie w wirniku przesłonowym umożliwia przenikanie strumienia przez czujnik.

Działanie czujnika jest zagwarantowane wówczas, gdy wirnik przesłonowy zanurza się w bramkę na różną głębokość lub gdy jego szczelina powietrzna zmienia położenie w kierunku promieniowym, czyli prostopadłym do kierunku obrotu wirnika.

Bramki Halla tego rodzaju wykorzystuje się w ograniczonym zakresie jako wyzwalacze, zwykle w postaci czujników segmentowych, do zabudowy. Przy zbyt wąskich szczelinach przesłon pole magnetyczne praktycznie już nie przenika i niezbędnego skoku indukcji nie daje się osiągnąć.

Proste płytkowe czujniki Halla

Proste, wyposażone w jeden magnetyczny punkt pracy czujniki hallotronowe o kształcie sztabkowym nie nadają się do statycznych lub quasi-statycznych próbkowań pasywnych magnetycznie wirników (rys. 4a, koło zębate), gdyż ich punkt namagnesowania (w przeciwieństwie do bramek Halla) zależy zbyt silnie od grubości szczeliny powietrznej. W tym układzie osiągalny skok indukcji dla niezawodnego włączania jest za mały.

Progi przełączania dołączanego komparatora wartości progowej (przerzutnika Schmit-ta) musiałyby być nieustannie regulowane z powodu zmienności (pływania) punktu pracy.

Manewr tego rodzaju jest tylko wówczas możliwy, gdy zrezygnuje się ze sprzężenia prądem stałym oraz ze statycznego rozpoznawania sygnału. Takie (zwane także czujnikami AO) układy z kondensatorami sprzęgającymi wymagają dodatkowych nakładów i mają mniejszą pewność działania.

Proste czujniki hallotronowe nadają się jednak bardzo dobrze do próbkowania aktywnych magnetycznie wirników (rys. 4b, wieniec biegunowy). W tym przypadku można zrezygnować z magnetycznych punktów pracy - czujnik będzie wysterowany od wirnika tylko wokół magnetycznego punktu zerowego ze zmienną biegunowością.

Wraz ze zwiększeniem grubości szczeliny powietrznej zmniejsza się wprawdzie magnetyczny skok sterujący, lecz położenie punktu pracy (B=0) nie ulega zmianie. Gdy punkt zerowy nowych rodzajów czujników Halla wykazuje dobrą stabilność temperaturową, progi przełączania mogą być ustawione względnie ściśle.

Umożliwiają to także stosunkowo dużej grubości szczeliny powietrzne. Odchylenia szczelin powietrznych nie mogą też w takim układzie wywoływać błędnych impulsów, gdyż nie prowadzą do zmiany biegunów, która i tak charakteryzuje ruch roboczy (obrót).

Bramki hallotronowe

3

Rysunek 3

a - swobodny strumień magnetyczny b - strumień krótkozwarty

1    - przesłona o szerokości b

2    - magnetycznie miękkie prowadniki

3    - układ hallotronowy

4    - szczelina powietrzna U₀ - napięcia zasilające

U_s - napięcie czujnika

1

Chip (ang.) można przetłumaczyć jako pakiet, kostka (przyp. tłum.).