崔义炜
南京艾驰电子科技有限公司 南京210000
摘要：霍尔传感器是测试行业中应用最为广泛的半导体器件，与一般的传感器不同，霍尔传感器具有体积较小、使用便利优势，能够全面提高检测结果的精度，在进行霍尔传感器监测电路设计的过程中，需要制作能够满足检测需求的电路板。主要目的是通过电路板的改造设计，对多路电流、电压量进行同时控制，为测量电阻更换速度的提升创造条件，本文详细分析了霍尔传感器状态监测电路的设计，并以液压动力系统的状态监测为应用实例，对电路板的性能进行测试。
关键词：霍尔传感器；状态监测；电路设计
作为当前最常见的电流检测形式，霍尔传感器融合了互感器、分流器的应用优势，能够独立完成直流与瞬态峰值的检测，在状态监测电路设计的过程中，能够将主电路回路与电子控制电路隔开。电源作为电子设备正常运行的必要部件，其功能性和稳定性的提升受到了广泛关注，传感器作为获取检测信息的主要途径，需要结合系统测试的根本需求进行创新和完善，霍尔传感器具有体积小、结构简单等优势，在自动化生产中取得了良好的应用成效。
一、 整体设计思路
传感器的使用需要对获取的的电流信号进行检测，通过传感器的内部处理，将电流信号转换为大小相对应的电压量，保证得到的模拟信号数值准确性，通过网络技术进行信号的转换，将数值以数字信号的形式输出，通过处理器进行信号的识别，在驱动数字显示频中显示出测试数字。系统的稳定运行需要不同类型的电源作为基础，因此，需要设计出专门的电源电路完成电压供应，在完成系统的自动化控制条件设置后，通过大功率晶体管、整流器等辅助材料的应用，进行频率速度的调整、完成脉宽调制电路的建立，改变电路中的正弦波，形成不同类型的波形。同类型的电路想要测量出真实波形，需要采用适合高频电流波形检测的电流、电压检出元件，CTDS系列电流传感器的运用能够进行不同类型波形的电流、电压测量，帮助传感器输出端测量电流、电压的波形参数。霍尔效应传感器在使用过程中存在温度波动较大的缺点，需要通过补偿电路的设计进行控制，避免因温度浮动影响测量结果的准确性。
二、霍尔传感器状态监测电路的设计
霍尔传感器的应用能够保证测试数值的精度、具有较强的抗干扰性、体积小便于携带，具有创新价值。
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1、设计过程中的注意事项。一般的互感器体积较大，在使用过程中需要进行固定，测试的结果准确度不高，霍尔传感器具备互感器的测量优势，能够降低被测电路电压、电流的损耗，例如：霍尔传感器在液压动力系统状态监测过程中的应用，能够简化电流信号的获取流程，充分了解设备当前的运行状态。当设备出现运行故障时通过简单的信号处理，根据得到的分析结果基本可以确定故障产生的范围，简化工作人员的故障诊断流程，一旦出现短路、电网机断相等问题，会改变电网的波动状态，造成电压信号异常，通过状态检测得出设备运行存在故障的结果，及时制定出解决方案，避免突然停工带来严重的经济损失。不同的设备在进行状态测试的过程中，存在着测试环境和设备系统的差异性，得到的传感器输出信号范围不同，
采集卡常见±5V输入信号范围无法满足所有的测量环境，因此，需要通过调节测量电阻，满足传感器的测量需求。在进行霍尔传感器状态监测电路设计的过程中，需要具备电流、电压信号同时测量的功能，保障测量电阻随时可调。
2、AD转换模块设计。为了保证转换效果，需要在设计过程中选择合适的AD转换芯片，本次设计采用CMOS组件，带有8位A/D转换器，能够兼容微处理机的逻辑控制功能，转换器与单片机之间需要建立直接接口，主要的构成程序有：8路模拟开关能够开放8个模拟通道，运用A/D转换器进行逻辑控制，当OE端呈现出高电平状态时，需要取出三态输出锁存器中已经完成转换的数字量。
3、直流稳压电源设计。想要保证直流电压的稳定性，在进行电源设计过程中，需要保留低压直流输出数值，工作人员需要了解220V电网的供电电压适用情况下得到的交流数值，判断其与低压直流输出的条件是否相符，因此需要通过电源变压器的使用，创造降低电网电压后能够输出交流电压的条件，交流电压在经过整流电路后，会形成幅度变化较大的单向直流电。为了保证单项直流电的平滑性，需要经过滤波电路的处理，一些幅度变化较小的直流电，交流电压会直接过滤掉，直流电压通过稳压电路的控制实现稳压，有效降低自然因素对电压输出结果的影响，提高电压测量数值的精准性。
4、电子电路变压器的选择。在将信号传输到新的电路静止器中时，需要严格按照电磁感应原理，了解电子电路变压器的工作流程，在电压幅度调整和电路负载阻抗匹配转换过程中进行有效应用。在工作过程中需要测试电压的承受能力，反复测量最终的输出功率变化区间，保证变压器的工作频率符合设计标准，形成的波形种类十分复杂。在进行电子电路变压器选择的过程中，需要以220V常见的日常生活用电为基础，采用变压器铭牌标识数据处理技术进行逐一排查，将得到的容量、电压、环境条件等信息整合到一起，分析使用者的设备用电容量情况和使用时间，计算出变压器应当具备的负荷量，并在变压器采购的过程中以此作为参照数值。同时要在变压器运行过程中测量能够承受的用电负荷，变压器额定容量一旦低于50需要及时更换小容量变压器，当高于额定容量时需要更换大容量变压器，变压器的选择需要参考初级线圈所具有的电压值，结合用电设备的使用情况，选择不同的供电形式，电流的选择要保障电动机起动时达到标准负荷值。
三、霍尔传感器状态监测电路的应用
1、应用实验设计。想要了解电路、电路板与霍尔传感器搭配后的使用情况，通过液压动力系统的设计进行实验探究：
溢流阀冲击实验：首先保持电机处于启动状态，进行电磁溢流阀通电，调节压力数值，使其稳定在8MPa，观察反复断电、通电后的表现情况，并运用霍尔电流传感器进行整个过程的电流数据记录。
系统加载、卸载实验：电机完成启动任务后，通过设计好的电路板进行电信号的采集，通过电磁溢流阀的控制进行电压的缓慢调节，升压、降压的调节区间控制在0~10MPa。
应用实验结论：通过整体使用效果分析，本次电路的设计合理，使用过程简捷、方便，符合工程设计的应用标准，与其他类型传感器相比，霍尔传感器具有明显的使用优势，能够在信号测量中获取携带的频域信息。
总结：综上所述，在进行霍尔传感器状态监测电路设计的过程中，需要制定整体设计思路，了解设计过程中的注意事项，选择合适的电子电路变压器，完成设计任务后，通过实验的方式分析电路的设计情况，了解霍尔传感器的应用优势。
参考文献：
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