霍尔式接近开关

西南科技大学

自动化专业方向设计报告

设计名称：霍尔式接近开关设计

姓名： XX

学号: XXXXXXX

班级：自动化XXX

指导教师： XXXXX

起止日期：2013.10—2013.11

西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书

学生班级：学生姓名：学号：2010

设计名称：霍尔式接近开关设计

起止日期：2013.10 – 2013.11 指导教师：

方向设计学生日志

目录

摘要 (4)

一、设计目的和意义 (5)

二、控制要求 (5)

三、设计方案论证 (6)

3.1 A1104L工作原理 (6)

3.2 A1104L器件参数 (6)

3.3 A1104L内部原理图 (6)

3.4 方案对比分析 (7)

3.5 综合方案论证 (8)

四、系统设计 (8)

4.1 系统设计框图 (8)

4.2 原理图分析设计 (8)

4.3 Multisim仿真以及运行结果分析 (9)

4.4 用Altium Designer 绘制PCB印制板 (10)

五、设计结果及分析 (11)

六、结束语 (11)

七、参考文献（递增引用，引用相关内容） (11)

八、附录（程序、电路图等） (12)

霍尔式接近开关设计

摘要：本文研究了霍尔式接近开关的基本工作原理以及设计方法。霍尔式接近开关是基于霍尔效应而制作的典型工业产品，在工业自动化领域起着至关重要的作用。本文通过原理图的绘制、参数选择、电子设计仿真和实物制作，计算霍尔式接近开关的动作距离，复位距离，回差和重复定位精度等动态性能值。在研究过程中，重点掌握单极性霍尔器件A1104L的内部电路和工作原理，从而学习如何将霍尔传感器原理延伸到自动控制领域。

关键词:霍尔传感器；接近开关；A1104L。

The Design of the Hall Proximity Switch Abstract：This thesis researches the basic operational principle and the design methods of the Hall proximity switch. The Hall proximity switch is a typical industrial product that is based on the principle of the Hall Effect, and it plays an important role in the field of industrial automation. Through schematic drawing, parameter selection, electronic design simulation and physical production, this thesis calculates the dynamic performance values about the action distance of the Hall proximity switch, reset distance, hysteresis and repeatability of positioning accuracy etc. In the process of research, the internal circuit and operational principle of unipolar Hall device A1104L can be mastered. The purpose of the research is putting the principle of the Hall sensor into the field of automatic control

Key words: Hall sensors;Proximity switch; A1104L.

一、设计目的和意义

设计目的：通过使用Multisim仿真软件和焊接电路板制作实物的方式，制作一个具有实用性的霍尔式接近开关，最终实现输入不同强度的磁信号，通过霍尔传感器和接近开关原理转化为输出不同的电信号的目的。在设计制作的过程中，熟练掌握霍尔传感器的基本原理，并学习怎样应用简单霍尔效应原理设计制作出能应用在实际工业生产中的自动控制系统。

意义：在当今的社会，工业技术不断发展，自动控制领域也不断谱写新的篇章。但是日常生活中所接触到的自动控制系统都采用软件和硬件结合来实现其功能，例如使用单片机或者PLC之类的具有CPU功能的芯片所组成的系统来实现自动控制功能。那么，如何用一个接近开关来实现自动控制呢？接近开关，顾名思义，就是通过一个外界的信号来接近传感器件，使传感器件把来自外界的接近信号转化为所需要的电信号，传感信号接近时，开关自动打开，传感信号离开时，开关自动关闭。

接近开关也有很多种类，比如电感式接近开关、电容式接近开关、磁性接近开关、霍尔式接近开关；这些接近开关的工作原理也有异同点，相同之处是都是通过外界传感信号来触发开关，不同之处是外界传感信号的区别以及内部转换电路的区别。其中，霍尔式开关的优点在工业应用方面来看，属于比较耐用的产品，也是精确度相对较高的一中接近开关，当然，它的缺点在于霍尔器件自身的散热性能上，所以在散热的时候需要针对它的工作电压范围设计降压电阻。

霍尔式接近开关的设计意义正是霍尔效应向自动化领域的一个重要延伸应用，利用磁铁接近单极性霍尔器件时，通过霍尔器件A1104L和放大电路以及稳压滤波电路，将磁铁的磁信号转化为电信号，也就是霍尔原理当中的霍尔电动势，这个电动势经过单极性霍尔器件A1104L 的输出，再通过晶体管的放大作用，最后输出开关量电信号，控制开关。这个控制的过程也用到了接近开关的一个应用原理，当霍尔器件输入端B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的施密特触发器发生翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转，从而通过LED灯的亮灭来表示输出信号。霍尔式接近开关把磁信号转化为电信号的基本原理，可以应用在工业控制中自动检测磁感应强度的大小，也可以应用在日常生活之中，比如一些自控门，比如说轿车的车门，打开车门之后可以利用霍尔式接近开关控制车门的关闭。

研究此课题，最深远的意义就在于研究传感器技术向自动化领域的应用延伸。

二、控制要求

（1）霍尔式接近开关的单极性霍尔器件A1104L在磁铁接近一段时间后，电路中的LED灯会亮，磁铁拿开之后灯会灭，要控制单极性霍尔器件内部施密特触发器发生翻转的时间。（2）仿真电路中，能用示波器检测输出电压信号。当改变霍尔器件的磁感应强度参数值后，示波器上的电压信号峰值会发生变化。

（3）实物验证时，控制磁铁距离霍尔器件的远近距离、重复定位距离、回差来控制LED灯的亮度。

（4）通过仿真和计算，改变原理图中NPN三极管基极所接电阻的大小，控制输出电压信号的频率，并分析结果。