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2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：设计要求：（1）利用数电、模电和现代检测技术的理论知识，分析并设计出霍尔式接近开关的原理图。（2）根据需要控制电源电压范围和频率，通过动态距离等参数控制输出电流的范围。（3）利用Multisim仿真软件对原理图进行仿真，并利用示波器检测输出端的波形。（4）根据仿真结果，用原理图绘制PCB印制板。（5）用元器件焊接实物电路板，并测试，得到验证结果。（6）撰写方向设计报告，完成答辩。方向设计学生日志时间设计内容10月20日确定设计题目的要求10月21日分析题目，并在网上查阅与霍尔式传感器相关的资料，确定基本方向10月22日与指导老师见面，请教老师关于方向设计的一些要点以及设计的方向10月23日复习《现代检测技术》课本上有关霍尔传感器章节的知识并做笔记。10月24日阅读霍尔式接近开关相关的文献资料10月25日根据老师提供的部分原理图，弄清楚设计原理并列出清单，购买所需要器件10月26日用Multisim对设计原理图进行仿真10月27日按照原理图以及仿真结果焊接电路板10月28日测试作品，看能否满足霍尔式接近开关的基本输入输出要求10月29日再次复习霍尔式传感器相关的理论知识和书本知识，准备答辩11月4日撰写实验报告3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...............................................................................................................................63.1A1104L工作原理......................................................................................................................................63.2A1104L器件参数......................................................................................................................................63.3A1104L内部原理图..................................................................................................................................63.4方案对比分析............................................................................................................................................73.5综合方案论证..............................................................................................................................................8四、系统设计.......................................................................................................................................84.1系统设计框图..............................................................................................................................................84.2原理图分析设计..........................................................................................................................................84.3Multisim仿真以及运行结果分析.............................................................................................................94.4用AltiumDesigner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）.........................................................................................................124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。TheDesignoftheHallProximitySwitchAbstract：ThisthesisresearchesthebasicoperationalprincipleandthedesignmethodsoftheHallproximityswitch.TheHallproximityswitchisatypicalindustrialproductthatisbasedontheprincipleoftheHallEffect,anditplaysanimportantroleinthefieldofindustrialautomation.Throughschematicdrawing,parameterselection,electronicdesignsimulationandphysicalproduction,thisthesiscalculatesthedynamicperformancevaluesabouttheactiondistanceoftheHallproximityswitch,resetdistance,hysteresisandrepeatabilityofpositioningaccuracyetc.Intheprocessofresearch,theinternalcircuitandoperationalprincipleofunipolarHalldeviceA1104Lcanbemastered.ThepurposeoftheresearchisputtingtheprincipleoftheHallsensorintothefieldofautomaticcontrolKeywords:Hallsensors;Proximityswitch;A1104L.5一、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，