经过Gwenn Gmeinder，N.A. Busines开发经理，传感器产品，Littelfuse
模拟和数字传感器在长期内准确可靠。在这里，我们解释了如何为工业自动化和运动控制应用选择它们。我们定义并描述了数字和模拟传感器的好处，并提供了工业例子。然后我们应用设计原则和最佳实践来详细介绍工业应用的定制磁敏解决方案。
工业自动化和运动设计，如输送机，电梯和拾取机械，必须在经过灰尘和污垢的情况下运作。这些设计通常也在震动力中表现出高振动和尖峰。这种情况可能威胁到传感器电路的稳定性。幸运的是，一些定制磁传感器运动功能，以确保长期准确性和可靠性。
考虑一个必须验证对象(如电梯门)何时关闭的应用程序。在这里，数字版本的簧片和霍尔效应传感器提供了卓越的可靠性。
数字簧片开关的基础知识
该电气开关不需要操作。具有贵金属的玻璃管密封其触点。
好处：簧片开关对于数百万运行循环是可靠的，因为它们对水分和其他环境条件免疫。
应用程序：簧片开关在微处理器控制的逻辑电压中很常见。因为簧片传感器可以切换交流或直流负载，所以它们适用于数字开/关诸如工业或运动控制机中的封闭或位置检测系统。
如前所述，货运和客运电梯经常使用簧片开关进行门关闭检测。一个磁铁安装在门上，簧片传感器安装在隐藏在电梯墙后的固定框架上。
当门打开时，簧片传感器留下其触点打开，因此不能感测磁场。其输出值进入微处理器控制以指示开放式门。当门关闭时，传感器检测到正确的磁场和簧片触点关闭，向控制器发送新信号。在现代工业系统中，微控制器通常是控制电路的一部分。这使Reed或Hall效应传感器开关具有低逻辑电平直流电压和电流值。
数字霍尔效应传感器的基础知识
这些传感器将霍尔效应传感元件与电路相结合，在不使用移动部件的情况下，输出对应于磁场变化的数字开/关信号。霍尔效应器件的有源电路在任何时候都吸引少量的电流。
好处：数字霍尔效应传感器提供高可靠性，用户可以将它们编程为在给定的磁场公差上激活，以便精确感测要求。
应用程序：霍尔效应传感器仅在工业和运动控制应用中工作，具有低直流电压和电流值。这些传感器在高速应用中是常见的，例如线性输送机上的旋转速度跟踪。例如，霍尔效应速度传感器可能检测旋转16极环磁体。这里，霍尔效应传感器随着每个通过北极段激活并与每个通过南极段停用。然后传感器将这些信号发送到控制单元。
高精度模拟传感器：旋转和线性霍尔疗效
在工业系统中，模拟传感器可以让终端用户获得磁体位置的即时反馈。以往的模拟霍尔效应传感器测量的磁体的磁通密度和应用的温度值都有很大的影响。现在，由于模拟霍尔效应技术的进步，更新的霍尔效应芯片测量通量场的角度，而不是传统的振幅，使它们对温度变化的敏感性大大降低。因此，传感器在大温度范围内提供更稳定的模拟输出。
几个霍尔效应传感器变化适用于定制模拟感测。
旋转霍尔效应传感器的基础知识
不使用任何运动部件，该半导体的传感器将霍尔效应感测元件与电路组合以提供对应于旋转磁场的变化的模拟输出信号。该传感器提供两个输出选项 - 模拟或脉冲宽度调制（PWM）。
该设备是可编程的，因此工程师可以将特定输出电压或PWM与精确的旋转程度相关联。多个编程点最多可旋转360°。每个编程点表示与磁场的给定角度对应的电压或PWM输出值。这导致高精度，高分辨率比率输出信号相对于旋转程度。
好处：与机械旋转或电阻膜旋转装置不同，旋转霍尔效应传感器不会经历改变电阻值或机械磨损。它们在高达105°C的正常工作温度上提供出色的稳定性。单位从0到360°旋转，0.5 V至4.5 VDC输出或PWM的10％至90％的占空比。
应用程序：旋转式霍尔效应传感器越来越多地用于替代电阻薄膜和电位器——这些机械装置容易磨损和氧化，从而降低控制单元中的信号。因此，霍尔效应传感器在无数运动设计中工作。例如，它们可以帮助测量流体流动系统中挡板阀的角度，以精确地调整流量;在控制电路中，它们的作用是检测刻度盘的位置。
线性霍尔效应传感器的基础知识
线性霍尔效应传感器测量磁场的线性运动而不是旋转。这种传感器可编程用于设置给定行驶距离的比率的设定输出电压。（它们的输出选项与旋转霍尔效应传感器的输出选项相同。）传感器测量磁致电致动器的线性运动和相对磁通角度与单个霍尔效应芯片的行进30 mm。这输出了比率信号以跟踪传感器的精确运动。
好处：传感器和执行器在各种最终安装区域工作，即使它们受到周围设备的磁性影响的情况下。这使得最佳输出信号，因为编程可以解释磁场的任何分流，机械公差或堆叠公差（所以输出信号对应于磁体旋转时的磁通方向。
应用程序：线性霍尔效应传感器通常用作测量液位的水平传感器。这里，传感器检测运动浮点的位置运动磁体。在寻找自动拾取系统的精确位置公差时，线性传感器也可以是有用的。
应用专业知识：传送带的自定义感应
在选择高性能磁传感时，设计工程师首先应该对应用的环境、机械、电气和磁性参数进行彻底的审查。然后分析工业应用的全磁路，包括传感器和磁执行器。然后，工程师可以确定足够健壮的定制传感器设置，以满足设计要求。
在此审查我们在此审查的设计指南和最佳实践，请考虑以下案例研究，其中定制磁传感器改善了工业输送机应用。
问题：最初，机器制造商希望在传送带上的工业皮带驱动系统上安装霍尔效应速度传感器。最终用户和设计工程团队之间的广泛沟通表明，标准霍尔效应传感器无法满足电磁兼容(EMC)、电磁干扰(EMI)或静电放电(ESD)的要求，因为驱动传送带的电机离传感器的位置太近了。
其他要求:终端用户需要定制的传感器设置，带有24awg绝缘引线，通过不受控制的环境连接到标准霍尔效应传感器。引线必须承受工厂内部的潜在危险，如灰尘、化学品、油和振动。他们还必须不断地向微处理器控制单元发送速度信号。
霍尔效应速度跟踪必须升级，以处理传感器的执行器的速度和相对磁路。传感器必须在传感器和磁铁之间架起所需的2毫米间隙。
解决方案：工程团队开发了一个强大的定制设计，在印刷电路板上附加了电容和电阻电路。这为传感器提供了额外的EMI、EMC和ESD保护。传感器的注射模制胶囊比标准胶囊更大，以容纳新的电路。此外，引线升级到20 AWG与聚四氟乙烯绝缘。
制造商设计了一个真正的速度感应霍尔效应芯片，以更换数字霍尔效应芯片并获得更精确的速度信号。
设计团队还使用计算机仿真来识别2毫米传感间隙的最佳磁体设计。它们确定16极环形磁体（带八个杆对）将最大化磁路可靠性。所以现在，新的注塑胶囊适用于其他设计，而无需强制最终用户支付工具。
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提交：线性运动提示
