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霍尔传感器燃料水平传感

使用Hall效应传感器IC的燃油电平传感器 - Allegro Microsystems亚博棋牌游戏

作者Shashank Wekhande和Ranjit Farakate，
AvantGarde Solutions Pvt. Ltd。
Allegro MicroS亚博棋牌游戏ystems, LLC的顾问

抽象的

基于霍尔的燃油液位传感器集成电路是为汽车应用提供高可靠性和精确的燃油液位传感而开发的。亚博尊贵会员线性和角度传感器芯片在基于线圈和数字簇指示器中的应用在本应用笔记中被提出。亚博尊贵会员

介绍

所有汽车都使用燃油位传感器(FLS)来指示燃油位。各种方法被用来测量燃料水平，如电阻膜，分立电阻，电容，和超声波。基于电阻的传感器是最常用的应用。这些传感器机械地连接到一个浮子上，浮子会根据燃料的水平上下移动。随着浮子的移动，传感器的电阻会发生变化。该传感器是燃油表显示电路的电流平衡电路的一部分，该电路通常由用于驱动显示针的线圈组成。随着燃料传感器的电阻的变化，针的位置变化成比例的电流在线圈流动。典型的基于电阻的FLS如图1所示。

基于电阻接触的传感器的缺点是由于传感器元件内部的滑动接触而导致传感器的磨损。磨损导致传感器寿命的减少。

本文介绍了将基于霍尔的传感器集成电路用于FLS应用的非接触式传感的方法。亚博尊贵会员

非接触式Hall-Sensor-Based FLS的

霍尔传感器集成电路通常可以感知通过集成电路的磁场。对于燃料传感应用，必须安装直径磁铁，使其旋转运动与浮子运动成正比。此外，传感器需要安装在接近磁铁。与其他非接触式传感器技术相比，这更容易用于改造。磁铁可以密封，以防止其在燃料内部降解。即使燃料被污染，传感操作也不会受到影响。

HALL传感器IC选项for fls

Allegro为FLS应用提供了多种选择，以适应精度、线性度、输出接口和成本。亚博尊贵会员

线性霍尔效应传感器
线性霍尔效应传感器集成电路的输出信号与绝对磁场成正比。IC输出电压随磁场的变化而变化。

PWM输出:PWM输出具有抗干扰能力强等优点。这些类型的传感器适用于基于交叉线圈的簇。
模拟电压：在数字集群中，通常使用微控制器与LCD和传感器输出接口。来自传感器的模拟输入电压给出了微控制器的ADC输入。这些IC从3.3 V或5 V供电和大率运行到电源。

两点编程提供了补偿磁铁和气隙变化。Allegro还提供多点编程，以适应非均匀坦克几何。

角霍尔传感器
角度传感器是基于测量磁场的绝对角度。这消除了由于磁铁和气隙变化的误差。
1. PWM输出:PWM输出IC提供优势，如更好的抗噪声和与车辆电池直接连接。
2. 模拟电压：IC提供与角度成比例的模拟输出电压。

表1:传感器提供的Allegro微系统的燃料传感用途亚博棋牌游戏

传感器	输出	技术	可编程性	准确性	成本
A1356.	脉宽调制	线性霍尔	灵敏度+ QVO偏移量	更好的	低
A1377	模拟电压	线性霍尔	灵敏度+ QVO偏移量	更好的	媒介
A1330	模拟+ PWM.	角大厅(CVH)	增益+短行程+零偏移+夹+平均+旋转	最好的	低
A1338	脉宽调制	角大厅(CVH)	零偏移+平均+旋转	最好的	高的

油箱建设

油箱的结构因车型而异。一些有规则几何形状的坦克产生了一个线性的体积和浮动角度。对于这样的坦克，只有两点规划就足够了。图2显示了一个均匀油箱及其特性的例子。

然而，大多数燃料箱在体积和浮角方面是不均匀的。一个典型的非均匀坦克及其特性如图3所示。对于这种类型的坦克，多点
输出信号线性化需要在IC中编程。

基于线圈群的模拟FLS线性PWM霍尔传感器

这是低成本应用中最常用的FSU。亚博尊贵会员交叉线圈的布置如图4所示。线圈的一侧通过电池直接连接，另一侧通过串联传感器连接到电池。当两个线圈的电流相同时，线圈复位到正常位置。当传感器电流变化时，针会从正常位置偏转。这种安排可以取消电池电压的变化。由于热效应，传感器电流与针角不是线性的。

的A1356集成电路提供一个系统级比率(输出，根据电源电压调整)输出解决方案与最小的组件。A1356工作与内部反向电池保护。该集成电路提供两点磁场编程来调整偏移量和灵敏度。这允许4到18v补偿磁铁，线圈，和制造气隙公差。

基于a1356的FSU的应用电路如图5所示。

R2和C2的RC滤波器将A1356的PWM输出转换为比例模拟电压。MOSFET Q1将该电压转换为适合于驱动线圈的电流输出。

磁铁选择对此应用不是很重要。NDFEB或铁氧体磁铁适用于本申请。为了更好的重复性，应使用具有更严格公差的磁体。

用于此应用的磁铁是如图7所示的直径型磁铁(圆形)，它安装在浮子的枢轴上，传感器放置在磁铁表面，有2mm的气隙，如图6所示。磁体定位和线性霍尔传感器定位如图8所示。

实验结果

图9示出了相对于浮动角度的线性线圈电流。线圈电流随电源电压而变化，由于自加热热效应，固有的非线性。

基于单片机集群的数字FLS线性模拟霍尔效应传感器

的A1377是一个可编程的线性霍尔效应传感器，提供模拟输出电压成比例的磁场。A1377提供4.5和5.5 V输入电压之间的比率输出。使用接口ADC使用的集群中的5v电源为A1377供电。基于线性模拟halleeffect传感器的数字FLS如图10所示。

A1377提供两点磁场编程，可调节偏移和灵敏度。这允许用户补偿磁铁，线圈和制造气隙公差。

实验结果

图11显示了相对于浮角的线性输出电压。输出voltage is linear over 50 degrees of float angle displacement.

图12示出了燃料传感器组件上的A1377线性传感器和磁体放置。

基于单片机的数字FLS的角度霍尔传感器

线性传感器会由于气隙或磁体漂移而产生误差。线性角度传感器也适用于高达60度的角位移。角度传感器提供宽的角位移测量，输出电压不依赖于气隙和绝对磁场。A1330是一款360°角度传感器IC，基于磁圆垂直霍尔(CVH)技术提供非接触式角度位置。基于角度霍尔传感器的数字FLS如图13所示。这个应用程序使用直径磁铁。

可编程参数包括零偏移，以提供用于全动态范围的柔性磁体放置和短角位移。

实验结果

A1330带浮角的输出电压如图14所示，磁铁直径为6 mm × 3 mm。结果表明，输出电压超过75度的位移不依赖于气隙。

图15显示了A1330角度传感器IC和磁铁放置在燃料传感器组件。

对于电池操作的FLS，使用非比例版本的A1330，并在燃料传感器组件提供本地LDO。

A1330的PWM输出版本可以用于数字FLS，以获得更好的抗噪性。

表2:各种可编程霍尔传感器选项的比较

传感器	应用程序	凡好	cons
A1356线性传感器（PWM）	Coil-Based 模拟脂肪	更好的抗噪性，与电池电压比值输出，偏移灵敏度编程补偿磁铁和气隙在制造公差。	磁体的取向是至关重要的在组装。输出误差与磁场漂移。
A1377线性传感器 (模拟)	数字霉素	补偿和灵敏度编程补偿磁铁和气隙在制造公差。	磁体的取向是至关重要的在汇编过程中，输出错误磁场漂移。需要5伏供应。
A1330角度传感器（模拟+比率）	数字霉素	不依赖于气隙和绝对磁场的输出电压，柔性磁体放置，满满的短角位移动态范围，SMD封装。	需要5v从集群。
A1330角度传感器 (模拟+非比率计)	模拟脂肪	不依赖于气隙和绝对磁场的输出电压，柔性磁体放置，满满的短角位移动态范围，SMD封装。	需要LDO 5 V供应。
A1330角度传感器（PWM）	数字霉素	输出电压与气隙和绝对磁场无关。柔性磁体放置，满满的短角位移动态范围，更好的抗噪性，SMD封装。	需要5v电源从集群或 LDO。

结论

基于霍尔的燃油电平传感提供汽车应用可靠的非接触式燃料测量。亚博尊贵会员Allegro提供适用于不同杂种系统的各种霍尔传感器。所有传感器都使用简单的直径磁体并提供编程，即使具有不对称的燃料箱形状，也可以进行线性输出信号。

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