一种基于霍尔器件的角度传感器芯片及其使用方法与流程

1.本发明涉及角度传感器芯片技术领域，具体为一种基于霍尔器件 的角度传感器芯片及其使用方法。


背景技术：

2.目前用于角度测量的传感器种类繁多，在工业自动化领域中应用 十分广泛，而霍尔角度传感器主要用于直流无刷电机的旋转位置控制 器、起重机械、x
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y记录仪以及智能化电动执行机构的测控领域。
3.对物体位移进行非接触测量是目前位移测量技术的重要发展方 向之一，这是由于非接触测量方法具有高速、不接触被测物体等优点。 传统的接触式位移传感器(譬如电位器式位移传感器)，它通过电位器 电刷在电阻体表面移动，将机械位移转换成与之成线性或一定函数关 系的电阻或电压输出。非接触式位移传感器种类繁多，如时栅位移传 感器、位移差分传感器、容栅位移传感器、电感式位移传感器等，这 些传感器的精度虽高，但体积大、结构复杂、成本较高，对被测物体 运动速度还附加了限制条件，如必须运行平稳、无突变和相对低速等。
4.目前，大多数角度传感器芯片的配套电路设计复杂，电路处理效 率低，功耗和成本较高，运算精度较低，且在一定温度变化时，传感 器芯片内部的电路极其不稳定，导致该传感器芯片在使用时误差较 大，实用性较差，为了解决以上问题，本发明提供一种基于霍尔器件 的角度传感器芯片及其使用方法。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于霍尔器件的角度传 感器芯片及其使用方法，解决了目前角度传感器芯片电路处理效率 低，功耗和成本较高，运算精度较低，且在一定温度变化时，传感器 芯片内部的电路极其不稳定的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于霍尔器件 的角度传感器芯片，包括内部电路和信号接口电路，所述内部电路包 括霍尔芯片、放大电路、对比电路、温度补偿电路、偏置电路和低损 耗控制电路；
9.所述霍尔芯片的输入端均与放大电路和偏置电路的输出端电性 连接，所述放大电路用于将霍尔芯片的弱信号进行指数放大，所述偏 置电路用于防止传感器信号方向到低于霍尔芯片判断的测量范围；
10.所述放大电路的输入端与对比电路的输出端电性连接，所述对比 电路用于放大电路输出的放大信号进行比较，并消除对比电路自身的 失调电压及输出比较信号，并传送至低损耗控制电路；
11.所述温度补偿电路的输出端均与偏置电路和放大电路的输入端 电性连接，所述
温度补偿电路均用于控制偏置电路和放大电路温度变 化时的电路参数指标不变或者少变，可以保证偏置电路和放大电路正 常稳定工作；
12.所述低损耗控制电路的输出端与霍尔芯片连接，用于控制霍尔芯 片的功耗性，使整个霍尔芯片处理及通信电路的平均工作电流降低到 1ua，延长整个系统的工作时间。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述霍尔芯片包括信号端、电 源端和接地端，电源端与信号接口电路的输出端电性连接，信号端与 输出模块的输出端电性连接，接地端与内部电路的接地端连接。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述内部电路用于实现角度传 感器芯片功能和性能的主体电路，所述信号接口电路用于内部电路进 行电路和通讯连接。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述信号接口电路包括供电接 口电路和通讯接口电路，所述供电接口电路和通讯接口电路的输出端 均与内部电路连接。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述供电接口电路用于内部电 路提供电源，实现内部电路之间进行电路连接，所述通讯接口电路一 端与内部电路连接，所述通讯接口电路另一端与外界设备连接。
17.本发明还提供一种基于霍尔器件的角度传感器芯片的使用方法， 包括以下步骤：
18.步骤s1、通过内部电路为角度传感器芯片的主体电路，在信号 接口电路的使用下，供电接口电路可以为内部电路提供电源，保证内 部电路中各电路进行连接通电，通讯接口电路可以为内部电路提供通 信数据传输和与外界设备进行连接，由于低损耗控制电路与霍尔芯片 连接，低损控制电路可以对霍尔芯片的平均工作电流进行控制；
19.步骤s2、当霍尔芯片检测到磁信号时，通过放大电路将信号放 大，并将放大的信号传送到霍尔芯片，然后通过对比电路预先设置的 数值进行对比，将对比电路自身的的失调电压及输出比较信号进行消 除，并传送至低损耗控制电路，低损耗控制电路控制温度补偿电路和 偏置电路，温度补偿电路可以确保偏置电路和放大电路在工作时的温 度变化电路参数指标不变或者少变，能够有效保证偏置电路和放大电 路正常稳定工作，同时偏置电路用于防止传感器信号方向到低于霍尔 芯片判断的测量范围，提高霍尔芯片测量信号。
20.(三)有益效果
21.与现有技术相比，本发明提供了一种基于霍尔器件的角度传感器 芯片及其使用方法，具备以下有益效果：
22.该基于霍尔器件的角度传感器芯片及其使用方法，通过温度补偿 电路能够有效保证该偏置电路和放大电路，在一定温度变化时能够正 常稳定工作，可以保证该传感器芯片内部电路在工作时更加稳定，测 量效果更佳，通过放大电路是为了将霍尔芯片芯片采集的微弱信号进 行指数放大，然后再将放大的信号传送至霍尔芯片中，可以有效提高 该霍尔芯片的测试精度，同时偏置电路可以有效防止传感器信号反向 到低于霍尔芯片判断的测量范围，保证霍尔芯片在任何情况下都能接 收到传感器的检测信号，通过传感器低功耗控制电路对霍尔芯片进行 控制，是为了降低该霍尔芯片在工作时电流的功耗，结构简单，成本 较低。
附图说明
23.图1为本发明一种基于霍尔器件的角度传感器芯片内部电路与接口电路 电路连
接示意图；图2为本发明一种基于霍尔器件的角度传感器芯片的结构示意图。
24.图中：1、内部电路；101、霍尔芯片；102、放大电路；103、对 比电路；104、温度补偿电路；105、偏置电路；106、低损耗控制电 路；2、接口电路；201、供电接口电路；202、通讯接口电路。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
26.实施例
27.请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种基于霍尔器件的角 度传感器芯片，包括内部电路1和信号接口电路2，内部电路1包括 霍尔芯片101、放大电路102、对比电路103、温度补偿电路104、偏 置电路105和低损耗控制电路106；
28.霍尔芯片101的输入端均与放大电路102和偏置电路105的输出 端电性连接，放大电路102用于将霍尔芯片101的弱信号进行指数放 大，偏置电路105用于防止传感器信号方向到低于霍尔芯片101判断 的测量范围；
29.放大电路102的输入端与对比电路103的输出端电性连接，对比 电路103用于放大电路102输出的放大信号进行比较，并消除对比电 路103自身的失调电压及输出比较信号，并传送至低损耗控制电路 106；
30.温度补偿电路104的输出端均与偏置电路105和放大电路102的 输入端电性连接，温度补偿电路104均用于控制偏置电路105和放大 电路102温度变化时的电路参数指标不变或者少变，可以保证偏置电 路105和放大电路102正常稳定工作；
31.低损耗控制电路106的输出端与霍尔芯片101连接，用于控制霍 尔芯片1的功耗性，使整个霍尔芯片1处理及通信电路的平均工作电 流降低到1ua，延长整个系统的工作时间。
32.具体的，霍尔芯片101包括信号端、电源端和接地端，电源端与 信号接口电路1的输出端电性连接，信号端与输出模块107的输出端 电性连接，接地端与内部电路2的接地端连接。
33.具体的，内部电路1用于实现角度传感器芯片功能和性能的主体 电路，信号接口电路2用于内部电路1进行电路和通讯连接。
34.具体的，信号接口电路2包括供电接口电路201和通讯接口电路 202，供电接口电路201和通讯接口电路202的输出端均与内部电路 2连接。
35.具体的，供电接口电路201用于内部电路2提供电源，实现内部 电路之间进行电路连接，通讯接口电路202一端与内部电路2连接， 通讯接口电路202另一端与外界设备连接。
36.本实施例中通过低功耗控制电路106，用于控制霍尔芯片101的 功耗性，使整个传感器芯片处理及通信电路的平均工作电流降低到 1ua，是为了延长整个系统的工作时间，通过放大电路102对霍尔芯 片101采集的信号进行放大，然后通过偏置电路105可以防止传
感器 芯片信号方向到低于霍尔芯片101判断的测量范围，保证霍尔芯片 101在任何情况下都能接收到传感器芯片的检测信号，使得该传感器 芯片电路设计更简单，处理效率高，功耗和成本较低，测量精度更高， 在温度变化时，可以通过温度补偿电路104的使用，有效保证了该偏 置电路105和放大电路102，在一定温度变化时能够正常稳定工作， 可以保证该传感器芯片内部电路2在工作时更加稳定，测量效果更 佳，进而也提高了该传感器芯片的实用性。
37.本发明还提供一种基于霍尔器件的角度传感器芯片的使用方法， 包括以下步骤：
38.步骤s1、通过内部电路1为角度传感器芯片的主体电路，在信 号接口电路2的使用下，供电接口电路201可以为内部电路1提供电 源，保证内部电路1中各电路进行连接通电，通讯接口电路可以为内 部电路2提供通信数据传输和与外界设备进行连接，由于低损耗控制 电路106与霍尔芯片101连接，低损控制电路106可以对霍尔芯片1 的平均工作电流进行控制；
39.步骤s2、当霍尔芯片101检测到磁信号时，通过放大电路102 将信号放大，并将放大的信号传送到霍尔芯片101，然后通过对比电 路103预先设置的数值进行对比，将对比电路103自身的的失调电压 及输出比较信号进行消除，并传送至低损耗控制电路106，低损耗控 制电路106控制温度补偿电路104和偏置电路105，温度补偿电路104 可以确保偏置电路105和放大电路102在工作时的温度变化电路参数 指标不变或者少变，能够有效保证偏置电路105和放大电路102正常 稳定工作，同时偏置电路105用于防止传感器信号方向到低于霍尔芯 片1判断的测量范围，提高霍尔芯片101测量信号。
40.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不 用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。