分析霍尔传感器在现代交通中的应用

毕业设计
设计题目：分析霍尔传感器在现代交通中的应用
系部：电子信息工程系
专业名称:应用电子
班级： 134042 学号： 35 姓名：陈瑜
指导教师：陈军
完成时间: 2016 年 5 月 7 日
分析霍尔传感器在现代交通中的应用
摘要:新世纪,我国加大了对科学技术的投入，这一系列的科技的投入产生了很多的新型的科技产品，而这些科技产品进入到我们的生活，给我们的生活带来了前所未有的新鲜感，这意味着我们已经进入了全新的信息化时代。

我们在生活中，经常会遇到很多的使用信息的过程，而在我们对信息的使用环节时，必须要考虑的重点便是财务什么样的方式可以使得我们获取的速度、准确度有足够的提升，而解决这一问题的重点便是对传感器的使用。

在当今时代的高科技的产品中,传感器的使用十分的常见，是当今的信息产业的顶梁柱。

在日常生活中，我们可以很容易的发现，我们周围的大多数的电子设备都有传感原理的投入使用，而在这一系列的传感原理的使用当中，霍尔传感器又是在使用量中占据的百分比最多的一种。

科学技术越是发展，越是制造更加高深的生活用品，其传感技术便越是值得相关的学者去研究，越需要国家及相关的单位加大投入。

由此推断,传感技术
会越来越重要的影响我们的生活,必须加大其中的投入。

关键字:霍尔传感器；现代交通
Abstract:The progress of science and technology will bring upside down to the way p eople live, the arrival of the new technology revolution made the world into a brand n ew information age.People in the process of using information, the first thing you nee d to solve the problem of how accurate rapid access to information， including sensor is access to natural and production field in one of the important ways and means of in formation.Sensor technology has an important position in modern science and technol ogy, is known as the three
pillars of modern information technology，（sensor technology, computer technolog y and communication technology）。

Sensing technology has been applied to various fields of modern life， hall sensor has become the most widely used one of the most popular magnetic sensor usage， has i mportant application in modern transportation applications including automotive, tran sportation and traffic facilities， etc。

With the progress of science and technology sensing technology is brought to the atte ntion of the people， now has developed into a specialized science and technology。

It follows that sensing technology in the future economic development， promoting s ocial progress plays an important role。

Key words:Hall sensor；Modern transportation
目
录
摘要。

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. Abstract.。

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1 绪论。

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2 传感器概述。

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2.1霍尔传感器原理及组成。

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2.2霍尔传感器的作用及优缺点。

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3霍尔传感器的应用范围.。

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3 霍尔传感器在现代交通中的应用现状。

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1 交通工具。

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1汽车制造..。

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1.2电动车制造。

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3.2 交通工具辅助设备。

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1 出租车计价器。

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3.3 公路交通。

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3.1 高速公路防疲劳驾驶预警系统。

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4 霍尔传感器在现代交通应用中的问题。

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1存在的问题..。

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2 产生问题的原因..。

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3 解决问题的方法以及策略..。

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. 致谢..。

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1 绪论
随着科技的发展,在瞬息万变的信息时代中，各式各样的传感器已经渗透进人类生活的个各方面面,而传感器系统将所有采集到的数据构成了智能物联的基础。

但是，传感器又是我们使用的全部电子设备的感受外界器官，它能够通过一定的方式，对周围的环境采取相关的信息，同时，他也有面向的范围非常广，其覆盖的层面也非常的多的特点。

传感器收集的有关数据，在极大程度上得以充分的分析利用,而这些则取决于传感器有多精确、多灵敏。

2传感器概述通常情况下，我们都是通过我们的感觉器官来对周围的环境进行感觉，通过
对周围的环境进行感觉，最终来得到对自己有价值的信息。

但是，就一般来说，我们通过感官器官可以获得的信息仅仅是我们周围的环境信息，所获得的信息量是很少的，在真正的科学研究和规律的总结中，这些信息是及其不够的,我们必须借助于感官以外的物品来做感受.而这里，我们所使用的其他物品被称为传感器,从另一个层面来说，他是我们感觉器官更为深入的一个物品，我们通常给他有一个别名：电子五官.
作为用来对周围环境进行一定程度上的检测的装置，传感器（transducer）可以对相关的信息进行一定程度上的感受，并对这一系列的信息进行很好的测量，最终通过一定的编码进行分析，以一种电或其他信号的形式输出，被相关的人员进行接收后，满足一定的要求.通常情况下，组成它的元件包括：敏感和转换相关的原件，可以进行变换的电路以及相应的有辅助作用的电源等等一系列的相关部分所组成。

一般情况下，我们所说的敏感元件是指：能够对周围的环境相关的信息进行一定成都的测量，进而对所测得的信息通过分析总结，输出相应的信号的元件；转换与案件则是指:可以将上述的相应的元件所输出的信号,进行一系列的转变，最终获得电信号,并将其输出的相关的元件；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源的供电。

当前社会的条件下，在我们的现实生活中，传感器的应用已经渗透到相关的各个领域，从翱翔于浩瀚银河的宇宙飞船，到可以潜沉于大海深处的游艇，各种高端的科技都少不了传感器的使用，而传感器不仅仅是只出现在这些高端的物件上，在我们日常生活中的微小的比如手机等物品，其中也有传感器的存在，我们的生活已经越来越离不开它了。

2。

1 霍尔传感器的原理及组成
由霍尔效应的原理知，相应的电势的高低，主要由以下各个因素所影响：作为霍尔常数，Rh一般和构成半导体的材料有着密切的关系;而I则是相关的物件
的内部电流；B是相应的磁场强度大小；d是相关的半导体材料的厚度大小.因此，从上述的一系列因素中可以看出,针对某固定的霍尔器件，当偏置电流 I 一定的时候，相关的磁场强度会直接的影响UH的大小。

通常情况下，对于一个霍尔元件来说,包括四个端口来完成整个回路，四个端口中，有两个端口作为输入端而存在，而剩下的两个端口则是作为相关的电流的输出端而存在的，一旦输入端以及输出端相连接，那么就会有电流的输入以及输出，最终会有一个完整地电路出现,从而产生相应的霍尔电流.通常情况下，回路中的偏置电流的大小不在回路内的相关的基准电压来决定；而有些情况下,我们需要相对鬓角精确地电流，此时，我们就需要用恒定的电流来代替相应的电压.在一些比较特殊的情况时，我们可能会用到具有较高灵敏度的传感元件，而这时，我们一般会采取的方案是在相关得传感元件上装置一定的坡莫合金，它具有导磁系数高，电势大等一系列的特点，而这些特点也使得相关的灵敏度有一定程度的升高.
2。

2霍尔传感器的作用及优缺点
对于相应的传感器进行分类，如果按照其检测对象的性质这个标准来划分的话,我们能够将其分为间接以及直接应用两种不同的传感器.间接应用是指相关的实验人员，在传感器上做了一些手脚，使得传感器可以对众多不是电流的物理量，如速度、距离等等一系列的量进行测量，并通过相应的算法，来输出相关的电流量，最终研究人员可以对电流量来对相关的物理量进行计算,而直接应用则是使用传感器直接对相关的电流量或者磁场量进行检测.
相关的传感器中,与其他不同的元件相对比，霍尔器件拥有者很多其他元件不存在的优势,包括：结构硬，耗能低，占地小，质量小，装卸方便等等一系列的相关的优势，也因为这些优势，使得他们能够适用于很多条件不好的环境，具体如下所示：
1、具有优质的精确度（可以对不同的波形进行定量的检测,同时,在它的适宜工
作的温度范围内,精确度达到1％)；
2、线性度好；
3、该元件能够对所有的不同波形的电流和电压进行定量的检测，包括诸多正常与非正常的情况。

而这一优点则是其他的普通的传感器所无法达到的.
4、该传感器具有广泛的测量的范围：由于霍尔传感器是一个系列的产品，他所能够检测到的电压以及电流量都是极大的，范围也比其他的传感器范围大很多。

5、副边电路与原边电路之间有良好的电气隔离;
6、相对于传统的传感器原件来说，相关的霍尔元件在开关上有着极其优良的性质，它的开关并没有触点,而且输出的波形也有着清晰的特点，总的来说，它的精准度比较高。

此外，相关的传感器的元件的工作条件要求并不严格，工作的适应温度范围比较宽广。

7、宽带宽：该传感器原件中电流通过的时间可以很小，同时电压相对来说比较窄，而且通过的时间也特别小。

2.3霍尔传感器的应用范围
一般而言，相关的霍尔传感器通常可以由开关型以及线型两种不同的传感器所组成。

(一)相关的霍尔元件构成的传感器的组成部分包括相应的稳压器、放大器以及霍尔元件等一系列的其他的元件，这种传感器中一般是由数字的形式输出的。

而他有一种比较特别的形式,我们一般把它定义为锁键型。

（二)剩下的还有一种我们成为线性型的传感器，它不仅仅包含相关的霍尔元件,还有其他的相应的放大以及跟随器设备，一般来说，他是通过模拟量来传播信息的。

我们又可以把后者，线性型的传感器划分成闭环以及开环两种不同的模式,其中前者又被定义为零磁通传感器.这种传感器一般我们将其用在对交流以及直流的电流以及电压进行测量中.
霍尔传感器广泛应用于:
1位移测量
2力测量
3角速度测量
4线速度测量
3 霍尔传感器在现代交通中的应用
当前我们的社会中,霍尔传感器在我们的生活的各个领域中，都有着及其广泛的使用，同时他也为我们的相关的科学领域做出了诸多的一系列的贡献。

其中最为突出的当属在现代交通中的应用。

其中在交通工具以及辅助设备的使用率最高,无论是传统的内燃机还是现代新能源交通工具,都离不开霍尔传感器。

当前社会，人们对汽车有着极其高的要求,而相应的制造商也应用高科技，将汽车变得越来越智能化,目前，汽车的电子化率在整个汽车中已经占据了三到四成，而随着人们的要求的不断升高，汽车的电子化率必将一步步的有所提升,不单单是在保证汽车的安全上面，还在保证满足人们对汽车的简单操作以及可娱乐化的相关的方面进行提升。

其中使用传感器的占电子化率的7成，霍尔传感器又是在交通工具制造和检测所使用传感器中最广泛和最基础的.
3.1交通工具
3。

1。

2汽车制造
从现在的汽车行业来看，当前的汽车中，所安装的传感器是汽车与周围环境所相互交通的桥梁，是汽车实现智能化最为重要的一项工具之一，同时他也是当前我们对汽车研究的重中之重.我们可以看到，现在每辆汽车都装有几十个到上百个不等的传感器，而对于那些比较高档的豪华车辆,他们当中所安装的传感器甚至高达数百个。

当前，人们对汽车的要求越来越高，这就意味着汽车中所安装的传感器的数量将有着越来越高的趋势，而这些也是保证汽车的安全、舒适并满足人们的相应的需求的最为基本的条件。

现阶段已经应用于汽车上的相关的霍尔传感器主要有:
（1)在分电器中用作信号的传感器;
(2）对于缺少相关的点火装置的系统，可用作发动机转速以及点火脉冲的相应的传感器；
(3）用作各种开关；
（4）对于直流电流可以进行换向并感受其未知的相应的传感器;
（5）用作各种液体检测器；
（6）用作各种用电负载的电流检测以及其工作状态诊断；
（7）用作自动制动系统(替代手动制动）中的速度传感器；
（8)对相关的汽车中的蓄电池的充电与否进行控制，感受蓄电池的电量，进而操控其充电。

同时也可以用于导航、感受路面环境、对相应的特殊地段，汽车速度的及时的变化情况等，作出相关的感受。

(9)用作汽车中的防抱死刹车系统（ABS）.它能够在汽车出现紧急的情况时，通过感受周围的环境，对汽车的轮胎进行有缓冲的组织，防止相应的翻车的事件的发生，同时也能够达到刹车的目的，最终使得汽车避免相关的交通事故。

对相关的紧急情况进行感受，并对其进行调整的元件。

当前的汽车行业在迅速的发展,人们对汽车的相关的要求也在不断地提升，而这些高科技的发展也正一步步的满足人们的相关的要求，传感器在多种不同的汽车中越来越使用的广泛，而且其中的功能也越来越多.由此可以预见,霍尔器件在汽车中的使用会变得越来越多并且扮演着越来越重要的角色。

同时霍尔传感器在汽车制造中的应用具有非常广阔的前景.
3.1.2电动车制造
现阶段，相关的传感器在电动车上的应用也特别的广泛，基本上每辆电动车中都有许多不同的元件构成。

而相关的霍尔元件，体积比较小，质量比较轻，安装也相对方便等等这一系列的有点使得相关的厂家对其有所青睐，所以，电动车上已经有了多种传感器的应用。

电动车上比较敏感的传感器,为相应的车身提供了比较充足的并且变化较快，比较敏感稳定的电流，能够使得相关的车子在前进过程中正好的进行。

而这也恰恰是相关的制造者、销售商以及相应的购买者所必须要考虑的问题。

此外，霍尼韦尔传感器配有可靠的高磁灵敏度开关点。

霍尔传感器对电动车调速转把
这里所说的调速转把，我们可以从字面意思上对其进行相应的解释.通过对电动车把的调整，转动一定的角度，为电动车本身提供相应的电流，使得电动车可以向前走，改变通过车身的电流的大小,它是一种调节速度的装置，一般位于车身，而其调节器则位于车的右把手部分,通过对右把手做一定角度的旋转，可以使得相应的电动车的速度进行改变，而考虑到人体工程学的舒适度，一般情况下，我们将把的可旋转度定义在30度以内,目前调速把手的样式很多但工作原理基本一致.
当前市场上所生产的电动车中，对于转把手的情况主要分为电光以及霍尔两种形式，而其中使用霍尔形式的有占有很大的地位。

霍尔的相应的传感器通过对电路中的电压大小进行一系列的调节，使得信誉值相关的磁感应强度有所变化，而我们有知道，磁场强度的改变,一定会导致相关的电流大小的改变，进而改变了输出的电压。

而相应的霍尔感受器就是通过相关的上述的方法来对电动车上的输出的电压进行大小的改变,进而对相应的电动车的速度进行改变，使用霍尔元件在根本上有着很大的优势，可以提高电源电压可增加灵敏度。

霍尔传感器对电动车刹把
相关的电动车的刹车信号一旦发出，那么必须将电动车的发动机停止转动，同时，电动车的刹车把也会将相应的信号传送至轮胎,将轮胎进行制动。

电动机以及轮胎这两个方面同时进行停止，才可以将电动车刹车的整个过程进行完成。

这才算是符合电动车的相应的刹车的标准.所以，应该在电动车的相关的位置进行相应的传感器的元件的安装,在电动车的把手处，安装一定的传感器,一旦刹车启动，可以把相应的刹车信号传送至相应的控制器，使得发动机的相关行为受到控制器的控制，停止转动，此外，对于轮胎而言，当感受到刹车信号时，轮胎的制动也随即启动。

一般情况下，对于电动车的相应的刹车闸的位置应该配备有机械开关型以及相应的霍尔元件两种传感器。

前者又包括经常开放式的以及经常关闭式的两种不同的形式，而后者又包括高电位以及低电位进行刹车的两种不同的元件。

对于相关的机械开关来说，存在有两条不同的电线，两条电线中，一条电线连接的是负极,而与此相对应的，另一条电线则连接的是截断作用的电线，这些相应的标准与低电位的刹车控制器相匹配，而对于高电位的相关的控制器所连接的相应的电线正好相反;而相对来说，后者，霍尔型的相应的传感器元件需要连接三个不同的电线，分别是：刹车、负极以及断电。

电动车是通过相应的内部的蓄电池来为其提供一定的动力，而发电机可以调剂输出电流的大小,从而调节相应的电动车的速度,最终使得电动车可以前进。

然而，电动车又是高科技电子化的产物，除了传统的传动设备外还会有许多的“电子装备”，其中必然是霍尔传感器作为核心的传感器的应用。

装备了相应的霍尔元件的电动车,在一定程度上不仅仅是高科技的体现，可以在绿色环保,以及安全经济上有所体现，它在节能安全上有着重大的贡献，此外，与之前的一系列的发动机相比，不同的是这种电动车不必为变速箱节省出相关的位置，同时它自身就承担了变速的功能，是一个极其敏感的变速元件。

而且电动车不需要像传统内燃机动力交通工具一样需要定期的进行保养维护，随着环保以及节能减排的深入人心，再加上电动车与生俱来的优势、电动自行车以及电动汽车在将来会有非常巨大的前景。

3。

2 交通辅助设备
3.2。

1出租车计价器
在相应的出租车的车轮上，对传感器的安装，能够提供所行走的历程，花费的时间等一系列的信息，他是通过感受周围的环境，将所获得的相应的信号进行传输至相关的系统中心,通过一定的分析并进行相应的计算可以输出其乘客应付的金额。

相应的传感器是通过对车轮的周长进行统计，以及车轮转了多少周，最终得出的结果，而这些信号可以进行传输并保留。

当车轮转至一定的圈数后，其相应的金额的大小也就会发生一定的变化，从而对其进行金额的统计,最终在一段路结束后，将出租车的价格进行输出.
3.3 公路交通
3。

3。

1 高速公路防疲劳驾驶预警系统
通常情况下，对于高速公路上形式的汽车来说，防止司机在疲劳时进行驾驶是一项非常重要的事情.一般而言，传感器通过对车轮的是否运动以及如何运动等相关的信息进行统计，而得出汽车的行驶状态，而判断司机疲劳与否则是在规定的时间内，其司机是否转动方向盘，以及其频率来对司机的疲劳与否进行断定.在方向盘内安装霍尔元件。

即在方向盘内以扇形的位置安装磁铁，然后在距离方向盘2~3厘米处下方的转轴的部位装置相应的霍尔元件，而这里的霍尔元件并不会因为轴的转动而跟随转动。

当相关的方向盘下方的感受其经过一定的磁场之时，相应的感受其会发出一定的警报声来提醒驾驶员，对此，驾驶员采取一定的警觉。

为了防止因为方向盘转动的幅度过小而导致霍尔传感器无法捕捉到,可将方向盘下的磁铁分成较密集的磁铁增加装置的灵敏度。

只要其中一个掠过霍尔传感器时,便会产生信号。

单片机可设置检测信号(也可根据需要自由设定，如:5s)。

同理也可制造出应用于检测车轮的装置,扫描周期也可以更改。

4 霍尔传感器在现代交通应用中的问题
4。

1 存在的问题
1.霍尔传感器作为在现代交通中的应用还不够广泛
2.许多应用的传感器还比较落后
3。

传感器的使用成本较高
4。

2 产生问题的原因
1.霍尔传感器大多用在交通工具的制造上,其中占比率最高的属于飞机以及航天器材等高科技器件，但使用数量总数最多的属于汽车制造和电动车制造,其中对于生活中的普及率也是非常的高.
2。

由于传感器一直属于科技类产物，所以注定从研发出现到最后普及需要经历一定的阶段，从而导致了目前许多应用较为多的传感器是相对目前比较落后。

3.传感器作为高科技产品,本身从研发到推广就需要经过一个非常漫长的过程，而真正进入市场所被应用的必定是有着相对成熟的技术以及实际使用证明.因为这些也属于成本范围内，所以导致霍尔传感器的使用成本较高。

4.3 解决问题的方法及策略
1.鼓励传感器科研单位根据各行各业的特点和需求，研发出适合各自行业的专业传感器，促进霍尔传感器的普及和使用率。

2。

加快传感器新产品的科研周期,降低产品的研发成本。

3.有关企业（比如汽车制造厂商等）可以和有关传感器科研单位进行合作，合资研发传感器应用到厂商的产品上。

这样既可以降低科研单位的前期研发成本压力,长远来看又能降低合作厂商后期的使用传感器成本。

以达到双赢。

总结
关于分析霍尔传感器在现在交通中的应用到这里基本完成，此文章形象而又生动的分析了霍尔传感器在现代交通中的情况，在各个领域的应用情况以及分析了存在的问题和解决问题的方法。

整个论文的写作中,首先反复的阅读过书本上相关的知识，对于传感器中的霍尔传感器也进行了深度的了解，并且独立完成
了论文的写作与修改工作.本科毕业论文的撰写与设计，对我而言，不单单是一项必须完成的任务，更是对自己之前的所学所知进行总结并用的过程，同时也将我的能力提高了不少，从这里，我学到了很多以前忽略的细节。

比如面对一个陌生的课题，如何独立思考和查阅相关资料，包括与同学们的讨论学习,包括和老师的交流沟通都让我认识到了独立学习的重要信。

整个过程是艰难的，但是到最后自己尝到了胜利的果实的喜悦，觉得这一切都是值得的.由于本人掌握的知识可能不太完整，整个论文中可能有很所不充分的地方，但是这也是一个学习的过程,在以后的学习以及工作中，我会逐步发现自己的问题并解决，不断完善自己，提高自己.
致谢
三年美好的大学时光仿佛就要在这一刻落下帷幕，心中有些不舍，却又感到很充实.回顾大学三年,仿佛看到了那个曾经在图书馆认真学习的我,在运动场上努力拼搏的我，难忘和同学一起朝夕相处的日子。

本次论文是在南京交通职业技术电子信息工程学院陈军老师下指导完成的，陈老师作为一名对学生认真负责、经验丰富的教师，具有丰富的知识，在指导论文写作的过程中，即严厉又很有耐心，丰富了我的知识，鼓励我大胆的去完成写作，在我思想遇到瓶颈的时候,带我走出困境,这让我在整个大学生涯中，又有了一笔财富,锻炼了我刻苦的精神，自主的学习能力，所以，我想对我的论文知道老师陈军，诚挚的表达我我的感谢之情！在论文即将完成的时候，我的内心五味成杂,始终无法平静。

从只有一个论文题目,一直到现在的论文完稿，这其中的每一个环节，都有着我的指导老师的辛勤参与，同学们的相互陪伴,以及学院的其他任课老师的关心爱护，是他们,付出了自己的时间,站在课堂，将所知，所学传授给我们。

同时，我要感谢电子134042班的全体同学，是你们的互相帮助和鼓励让我有勇气去面对和克服一个又一个的困难，帮助了我了解许多我不懂的知识，在这里，我想对应用电子134042班的全体同学说一声,谢谢你们！。