專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于洗衣機(jī)桶偏置判斷的新型hall傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移傳感器，特別是一種應(yīng)用于洗衣機(jī)桶偏置判斷的新型HALL(霍爾)傳感器，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在磁場(chǎng)中垂直放置一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片，薄片的兩側(cè)之間就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)?；魻栐窃诨魻栃?yīng)原理基礎(chǔ)上制成的。因半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)比較大，所以霍爾元件的材料主要有鍺、硅、砷化嫁、砷化錮及銻化錮等半導(dǎo)體材料。
半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)雖然較金屬材料的大，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需加以放大，利用集成電路技術(shù)把霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償器及穩(wěn)壓電路等集成在一個(gè)芯片上，就成了性能優(yōu)良的霍爾傳感器，也稱(chēng)霍爾集成電路。按輸出端的功能，霍爾集成電路可分為線性型和開(kāi)關(guān)型兩種。
線性型霍爾集成電路由電壓調(diào)整器、霍爾元件、差分放大器、輸出級(jí)等組成。其特點(diǎn)是線性度好、功耗低、靈敏度高、輸出電阻小、無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)及溫度特性好。
開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路由電壓調(diào)整器、霍爾元件、放大電路、施密特整形電路及輸出級(jí)等組成。其特點(diǎn)是功耗低、靈敏度高、性能穩(wěn)定、無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)。開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路有單向型和雙向型之分。
霍爾傳感器具有尺寸小、重量輕、無(wú)觸點(diǎn)、外圍電路簡(jiǎn)單、頻響寬、動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長(zhǎng)、調(diào)試方便等特點(diǎn)，用它可以做成各種傳感器，在位移測(cè)量、傾角測(cè)量、壓力測(cè)量、測(cè)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)以及計(jì)數(shù)方面得到廣泛應(yīng)用。
霍爾(HALL)傳感器是一種電子元件，外形封裝和三極管非常相象。它由HALL元件，放大器、施密特電路以及集電極開(kāi)路輸出三極管組成。當(dāng)磁場(chǎng)作用于HALL元件時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)微小的HALL電壓，經(jīng)放大器放大和施密特電路后使三極管導(dǎo)通輸出低電平，而沒(méi)有磁場(chǎng)作用的時(shí)候，三極管截止輸出為高電平。
在洗衣機(jī)中，尤其是采用變頻方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)的洗衣機(jī)中，為良好的控制洗衣機(jī)脫水狀態(tài)，一般用位置開(kāi)關(guān)的方式，這種方式只有在洗衣機(jī)撞桶達(dá)到限度時(shí)才能獲得撞桶信號(hào)，從而進(jìn)行處理，而這時(shí)對(duì)機(jī)器造成的傷害已經(jīng)發(fā)生。
還有采用線性HALL的方式，用一個(gè)線性HALL傳感器，由于這種傳感器中永磁體截面是錐形(見(jiàn)圖5)，形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度在HALL傳感元件的運(yùn)動(dòng)方向上呈線性變化，因而形成的感應(yīng)信號(hào)輸出曲線如圖1所示，用這種傳感器可以方便的檢測(cè)出桶偏轉(zhuǎn)的情況，應(yīng)用于變頻洗衣機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)速度脫水狀態(tài)協(xié)調(diào)運(yùn)行的目的，但這種傳感器用于普通洗衣機(jī)存在缺點(diǎn)，因?yàn)闆](méi)有一個(gè)明確的極值點(diǎn)用于判斷是否發(fā)生撞桶，信號(hào)識(shí)別處理過(guò)程復(fù)雜，不易于控制；另外即使在變頻機(jī)中，判斷撞桶極值情況也顯得不很方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于洗衣機(jī)桶偏置判斷的新型HALL(霍爾)傳感器。
本發(fā)明所述的新的HALL傳感器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了特殊的處理，其具有如圖2所示的輸出曲線，由圖可見(jiàn)，該曲線兩端具有極限判斷點(diǎn)，當(dāng)波動(dòng)到極限點(diǎn)時(shí)，可以立即調(diào)整驅(qū)動(dòng)，避免對(duì)機(jī)械部件的損壞；該曲線中間為線性判斷區(qū)，可以連續(xù)獲得桶旋轉(zhuǎn)偏移情況，輸出為接近線性輸出。
本發(fā)明所述的HALL傳感器由永磁體1、線路板2、HALL傳感元件3、外殼4構(gòu)成，其中，HALL傳感元件3焊接固定于線路板2上，線路板2位于永磁體1之間，永磁體1的兩個(gè)磁極兩端分別有馬蹄形的突起部分。
本發(fā)明中，磁體選擇必須考慮HALL傳感器的特性，磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)最強(qiáng)處和最弱處不能超過(guò)HALL傳感器檢測(cè)范圍，磁體選用的材料不限，但一般選擇質(zhì)輕穩(wěn)定性好，耐沖擊，溫度特性好的材料。
所述的永磁體優(yōu)選NdFeB稀土永磁體；上述永磁體優(yōu)選燒結(jié)NdFeB永磁體，該種永磁體具有良好的耐腐蝕性、高矯頑力以及好的磁性均一化。
上述永磁體進(jìn)一步優(yōu)選最大磁能積(BHmax)不小于350KJ/m3的永磁體材料。
HALL傳感器選擇線性輸出的HALL傳感器，并不限定哪種傳感器合適，選擇不同的傳感器，必須考慮磁體的特性，同樣選擇磁體時(shí)也要考慮HALL傳感器特性。
外殼一般要選擇強(qiáng)度高的塑料；PCB則沒(méi)有選擇限制，但也要考慮電氣特性。
上述外殼材料優(yōu)選采用ABS耐沖擊塑料，應(yīng)符合UL 94V-0規(guī)定。
本發(fā)明傳感器在洗衣機(jī)中做為桶位置檢測(cè)應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)中的位置檢測(cè)器件相比，其避免了因?yàn)闆](méi)有一個(gè)明確的極值點(diǎn)進(jìn)行判斷識(shí)別而發(fā)生的撞桶現(xiàn)象，信號(hào)識(shí)別處理過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制，而且可以應(yīng)用于其它類(lèi)似的場(chǎng)合。


圖1為線性HALL傳感器的輸出曲線圖2為本發(fā)明HALL傳感器的輸出曲線圖3為本發(fā)明HALL傳感器安裝位置示意4為圖3所示HALL傳感器在安裝塑料外殼后的位置示意5為現(xiàn)有技術(shù)中的HALL傳感器永磁體的截面形狀1——永磁體2——線路板3 HALL傳感元件 4——外殼具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖3。
1為永磁體，特殊結(jié)構(gòu)的永磁體產(chǎn)生位置檢測(cè)所需要的特殊磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的曲線如圖2所示，這個(gè)磁體結(jié)構(gòu)的特殊性在于兩端的馬蹄狀突起部分，這個(gè)突起部分可以產(chǎn)生一個(gè)跳變的磁場(chǎng)，這跳變的磁場(chǎng)作用于HALL傳感器，就會(huì)產(chǎn)生圖2所示的輸出電壓曲線。圖3中的兩塊磁體安裝在一個(gè)塑料外殼上，這個(gè)塑料外殼一般采用萬(wàn)向節(jié)方式連接在洗衣機(jī)外桶上。
2為線路板，焊接HALL傳感器，連接其它部件用，HALL傳感器及接口焊接在這個(gè)線路板上，HALL傳感器隨這個(gè)線路板的移動(dòng)而移動(dòng)，這個(gè)線路板安裝在一個(gè)活動(dòng)的框架上，這個(gè)框架與磁體外殼安裝在一起，使HALL傳感器可以形成如圖3所示安裝位置，這個(gè)框架可以在磁體外殼中滑動(dòng)，同時(shí)這個(gè)框架采用萬(wàn)向節(jié)方式安裝在洗衣機(jī)殼體上，當(dāng)洗衣機(jī)脫水時(shí)，外桶隨內(nèi)桶的偏轉(zhuǎn)而偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)磁體外殼一起移動(dòng)，使得HALL傳感器在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度處產(chǎn)生處不同的電壓，從而獲得電壓隨位置不同而不同的輸出。
3為HALL傳感元件，HALL傳感元件是位置檢測(cè)的核心部件，他是一個(gè)輸出電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而變化的器件，當(dāng)給傳感元件提供固定電源電壓后，其就能夠隨磁場(chǎng)變化而輸出可變化的電壓。這個(gè)傳感器焊接在線路板上，隨線路板移動(dòng)而移動(dòng)。
上述部件安裝在一個(gè)如圖4所示的外殼中。圖中細(xì)線部分畫(huà)出的就是塑料外殼。
由于本發(fā)明的HALL傳感器的永磁體1的兩個(gè)磁極兩端分別有馬蹄形的突起部分，永磁體1的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布也如圖2所示，當(dāng)HALL傳感器在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)磁極的兩端位置時(shí)，亦將產(chǎn)生如圖2所示的電壓極值點(diǎn)，從而有利于電腦板判斷識(shí)別洗衣機(jī)外桶的偏擺情況，進(jìn)一步控制轉(zhuǎn)速，避免發(fā)生撞桶現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種HALL傳感器，用于洗衣機(jī)桶偏置的判斷檢測(cè)，所述的傳感器由永磁體1、線路板2、HALL傳感元件3、外殼4構(gòu)成，HALL傳感元件3焊接固定于線路板2上，線路板2位于永磁體1之間，其特征在于，永磁體1的兩個(gè)磁極兩端分別有馬蹄形的突起部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HALL傳感器，其特征在于，所述的HALL傳感元件3為線性輸出的HALL傳感元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HALL傳感器，其特征在于，所述的永磁體1為NdFeB稀土永磁體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的HALL傳感器，其特征在于，所述的NdFeB稀土永磁體為燒結(jié)NdFeB永磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的HALL傳感器，其特征在于，所述永磁體為最大磁能積不小于350KJ/m3的永磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HALL傳感器，其特征在于，所述外殼的材料為ABS耐沖擊塑料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于洗衣機(jī)桶偏置判斷的新型HALL傳感器。所述的HALL傳感器由永磁體1、線路板2、HALL傳感元件3、外殼4構(gòu)成，其中，HALL傳感元件3焊接固定于線路板2上，線路板2位于永磁體1之間，永磁體1的兩個(gè)磁極兩端分別有馬蹄形的突起部分。本發(fā)明傳感器在洗衣機(jī)中做為桶位置檢測(cè)應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)中的位置檢測(cè)器件相比，其避免了因?yàn)闆](méi)有一個(gè)明確的極值點(diǎn)進(jìn)行判斷識(shí)別而發(fā)生的撞桶現(xiàn)象，信號(hào)識(shí)別處理過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制，而且可以應(yīng)用于其它類(lèi)似的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01C9/00GK101016687SQ20061000288
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者姜德志, 許升, 張惠玉, 黃靜莉, 徐忠朝, 宋軍 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾洗衣機(jī)有限公司