霍尔传感器测量系统及温度补偿方法技术方案

本发明专利技术公开一种霍尔传感器测量系统及温度补偿方法，测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量，方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数K1和K2：磁场强度=K1×磁场强度电压值+K2×温度电压值，上式中，K1和K2为人为设定系数，CPU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量，方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数K1和K2：磁场强度=K1×磁场强度电压值+K2×温度电压值，上式中，K1和K2为人为设定系数，CPU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。【专利说明】
本专利技术公开一种霍尔传感器及其使用方法，特别是一种，用于磁场强度测量的霍尔磁传感器，以及由其构成的测量探头，可广泛应用于检测磁场、检测铁磁物质、在直流电机中作传感器、无损探伤、汽车内检测元件、自动化装备元件、电子设备检测元件如智能手机等 。
技术介绍
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。请参看附图1，现有的霍尔磁传感器一般厚度在0.3mnTl mm之间，而且其温度漂移都比较大，根据品质的不同，一般在30(T3000ppm/°C之间，因此要获得较高精度的磁场测量，在霍尔传感器使用时必须进行温度补偿。目前，所有的高精度霍尔磁传感器探头基本都是把霍尔磁传感器和温度传感器封装在一起，同时对磁场和温度进行测量，以便对测出的磁场强度进行温度补偿修正。但由于温度传感器一般厚度都比较大，因而封装的探头就很难做到超薄化和超小型。而且两个器件封装在一起，也增加了封装工艺的复杂性和生产成本。不能满足狭小缝隙磁场测量的特殊要求，而这部分市场的需求量还是比较大的。其实，即使非狭小缝隙磁场的测量探头尺寸也是越小越好，这是业界公认的标准。
技术实现思路
针对上述提到的现有技术中的霍尔传感器体积较大的缺点，本专利技术提供一种新的，其利用励磁电流输入引线的电压与温度有着很好的线性对应关系作为对温度的补偿，能达到很好的测量精度。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:一种霍尔传感器测量系统，测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量。一种采用上述的霍尔传感器测量系统的温度补偿方法，该方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数Kl和K2: 磁场强度=Kl X磁场强度电压值+ K2 X温度电压值 (I) 式(I)中，Kl和K2为人为设定系数，CPU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式(I)对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括: 所述的励磁电流输入引线和CPU之间连接有隔离放大器。所述的隔离放大器采用高阻抗的CMOS运算放大器，而且连接成“射随器”的形式。本专利技术的有益效果是:本专利技术比现有的霍尔磁传感器探头有两大优点:1、本专利技术在不改变霍尔磁传感器探头的精度的情况下，通过去掉温度传感器，而使探头的封装尺寸小到极致，基本与霍尔磁传感器的尺寸相同，从而满足业界对霍尔磁传感器探头尺寸的要求。2、由于取消了温度传感器，在使用时减少了 2至4根连接线，同时连接插座尺寸相应的也减小了，另外霍尔探头由于无需封装温度传感器件，封装和生产工艺也简单了许多，方便与经济效益是显而易见的。下面将结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术中霍尔传感器连接结构示意图。图2为本专利技术霍尔传感器连接结构示意图。图3为本专利技术【具体实施方式】框图。【具体实施方式】本实施例为本专利技术优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本专利技术保护范围之内。请参看附图2和附图3，本专利技术中的霍尔传感器和常规的霍尔传感器一样，其连接成的测量系统包括励磁电流提供电路、CPU和霍尔传感器，励磁电流提供电路为霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，通过测量电压值可计算获取磁场强度值，本实施例中，CPU采用自带ADC采样模块的CPU，如果CPU不带有ADC采样模块，则需外置ADC采样模块，测量电压先输入ADC采样模块后再输入给CPU，本专利技术中，CPU同时对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量，此处同样需要将电压值输入给ADC采样模块，大量的实验和结果都证明，励磁电流输入引线两端的电压与温度有着很好的线性对应关系，与PN结的温度特性相吻合，其测温误差在-20°C?+500C范围内不超过土 1°C，这对温度修正来说已经可以做到较高的精度了，一般霍尔探头封装的温度传感器精度在±3°C就能足以满足要求。本实施例中，在霍尔传感器的励磁电流输入引线和CPU之间连接有隔离放大器，隔离放大器采用高阻抗的CMOS运算放大器，而且连接成“射随器(又称射极跟随器)”的形式，由于励磁电流一般都是毫安级别的(ImA至几十甚至几百mA)，常用霍尔磁传感器的励磁电流比较小，为ImiTlOmA.因此隔离运放要使用高阻抗的CMOS运算放大器，而且要连接成“射随器”的形式，这样高达1000ΜΩ的输入阻抗对励磁电流的分流影响是PA级别的，与mA级别的励磁电流相比，其影响程度是百万分之几，即使对于精度达万分之几的高精度磁场测量来说，也是完全可以忽略。本专利技术中，采用上述霍尔传感器测量系统进行霍尔传感器温度补偿方法，其步骤如下: (PU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用下面的线性公式(传感器特性指标所规定，其实磁场与温度并非严格的线性关系，但这可以通过多校准几个温度点，利用折线来模拟实际曲线，以实现高精度测量。)对磁场强度进行补偿: 磁场强度=Kl X磁场强度电压值+ K2 X温度电压值 (I) 由上式可以看出，只要在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，就可以通过联立方程求出系数Kl和K2，从而由式(I)求解任何未知磁场的强度。这和目前通用的外接温度传感器的计算方法是一致的。本专利技术中，CPU的运算流程包括正常测量流程和用户中断处理流程两种，其中 正常测量流程包括下述步骤: (1)、开机； (2)、采样磁场强度电压值； (3)、采样温度电压值； (4)、利用默认系数Kl和K2以及公式(I)计算磁场强度； (5)、输出； (6)、回到采样。用户中断处理流程包括下述步骤: (1)、用户操作校准按键； (2)、CPU进入中断处理； (3)、接受用户输入的两个基准点的温度和磁场强度值； (4)、进行内部电压和温度采样； (5)、按照公式(I)生成联立方程计算系数Kl和K2； (6)、更新并保存默认的系数Kl和K2； (7)、设立校准标志和时间； (8)、退出中断，进入正常测量流程。本专利技术比现有的霍尔磁传感器探头有两大优点:1、本专利技术在不改变霍尔磁传感器探头的精度的情况下，通过去掉温度传感器，而使探头的封装尺寸小到极致，基本与霍尔磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种霍尔传感器测量系统，其特征是：所述的测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：项飙，
申请(专利权)人：深圳市柯雷科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：