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触发叶片霍尔式曲轴位置传感器

结构

触发叶片霍尔式曲轴位置传感器的基本构造可参考图 ，它主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片（磁轭）以及永久磁铁等关键部件构成。触发叶轮被安装在转子轴上，其轮体上精心制作了叶片。而霍尔集成电路是一个高度集成的模块，内部涵盖了霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路以及输出电路等多个部分。在实际工作场景中，当曲轴开始转动并带动转子轴同步旋转时，安装在转子轴上的触发叶轮也会随之转动。此时，叶轮上的叶片会在霍尔集成电路与永久磁铁之间的空间中转动，进而引发一系列物理变化，为后续的信号输出奠定基础。

a)叶片进入气隙，磁场被旁路b)叶片离开气隙，磁场饱和

 部件构成

该传感器包含四个关键部件，分别为 1 - 永久磁铁、2 - 触发叶轮、3 - 磁轭（即导磁钢片）、4 - 霍尔集成电路。

（2）工作原理

当触发叶轮跟随转子轴同步转动时，其叶片会在霍尔集成电路与永久磁铁之间的区域转动，进而使霍尔式集成电路内的磁场发生改变。霍尔元件在磁场变化的作用下会产生霍尔电压，此电压经信号处理电路处理后，最终输出方波信号。

具体而言，当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片会从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中穿过。当叶片进入气隙时，如图 a 所示，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，此时霍尔电压 UH 为零。由于霍尔电压为零，霍尔集成电路输出级的晶体管处于截止状态，传感器输出的信号电压 Uo 为高电平。实际测量数据显示，当电源电压 Ucc=14.4V 时，信号电压 Uo=9.8V；当电源电压 Ucc=5V 时，信号电压 Uo 为 0.1 - 0.3V。

当叶片离开气隙时，如图b 所示，永久磁铁的磁通会经霍尔集成电路和导磁钢片形成回路。此时，霍尔元件会产生电压（UH+=1.9−2.0V），这使得霍尔集成电路输出级的晶体管导通，传感器输出的信号电压 Uo 变为低电平。实际测量表明，无论电源电压 Ucc=14.4V 还是 Ucc=5V，信号电压 Uo 均为 0.1 - 0.3V。

发动机的电子控制单元（ECU）会根据传感器输入的这些脉冲信号，精确计算出曲轴的转角以及活塞上止点的位置，进而对发动机的点火时刻和喷油时刻进行精准控制。

在磁场中，当电流以垂直于磁场方向通过置于磁场中的半导体基片(称霍尔元件)时，在垂直于电流和磁场的霍尔元件的横向侧面上，将产生一个与电流和磁场强度成正比的电压(如图所示)，此电压称为霍尔电压UH。

当霍尔元件结构一定，且电流I为定值时，霍尔电压UH与磁场强度B成正比。霍尔效应式曲轴位置传感器就是通过触发叶片或轮齿改变霍尔元件所受的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲电压信号，经放大整形后即为所需的曲轴位置信号。

总结

触发叶片霍尔式曲轴位置传感器结构上，由永久磁铁、触发叶轮、磁轭（导磁钢片）、霍尔集成电路构成。触发叶轮装于转子轴，随曲轴转动，叶片在霍尔集成电路与永久磁铁间转动。工作原理基于霍尔效应，电流垂直通过置于磁场的霍尔元件，其横向侧面会产生与电流和磁场强度成正比的霍尔电压。当触发叶轮转动，叶片进入气隙，磁场被旁路，霍尔电压为零，输出信号电压为高电平；叶片离开气隙，磁通形成回路，霍尔元件产生电压，输出信号电压为低电平，最终输出方波信号。发动机的电子控制单元（ECU）依据传感器输入的脉冲信号，能精准算出曲轴转角与活塞上止点位置，进而对发动机点火和喷油时刻加以精准控制，保障发动机稳定高效运行。