簡 介：?根據(jù)參加全國大學(xué)生智能車同學(xué)的反饋，分析了在智能車競賽中節(jié)能信標(biāo)比賽中出現(xiàn)車模偶爾無法觸發(fā)信標(biāo)燈的原因。通過實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證了這是由于所采用的無極性霍爾開關(guān)休眠特性所引起的。最后給出了解決方案。
關(guān)鍵詞：?YS1382，無極性霍爾開關(guān)，節(jié)能信標(biāo)，智能車競賽

01?問題提出

??卓大，我有了一個(gè)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于節(jié)能信標(biāo)上面的霍爾傳感器的，我們?yōu)榱?strong>社團(tuán)招新，這兩天在做一些花里胡哨的東西，其中有一個(gè)是利用視覺暫留產(chǎn)生圖像的類似全息的風(fēng)扇，上面也用到了霍爾來做位置檢測，我們發(fā)現(xiàn)用節(jié)能信標(biāo)燈上的霍爾會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速一快就無法檢測位置的問題，后來換成霍爾編碼器里的那種高速霍爾后問題成功解決，所以我懷疑節(jié)能信標(biāo)燈不觸發(fā)原因并不是靈敏度不夠或磁場不夠強(qiáng)，而是這種霍爾不適合在高速場合下使用。

??就是這種，是編碼器里用于測速的霍爾。

02?實(shí)驗(yàn)測試

一、信標(biāo)上的HALL器件

1、基本信息

??根據(jù)?無線信標(biāo)功能調(diào)試-2021-3-9-HALL檢測與主控接口^[1]?對于節(jié)能信標(biāo)上的HALL器件調(diào)試來看，HALL的型號應(yīng)該是?OH9213 高靈敏度全極霍爾開關(guān)^[2]?。后期的光盤上的器件則使用?YS1382無極性HALL開關(guān)。^[3]

2、休眠模式

??根據(jù)?OH9213的介紹^[4]?，這是一款無極性HALL器件。為了降低長期間的工作電流，器件采用了周期休眠模式。器件檢測周期為140ms。?YS1382^[8]?工作方式與OH9213是一樣的。

OH9213 是一款基于混合信號CMOS 技術(shù)的無極性霍爾開關(guān)。在電路設(shè)計(jì)上，OH4913提供了一個(gè)內(nèi)嵌的受控時(shí)鐘機(jī)制來為霍爾器件和模擬信號處理電路提供時(shí)鐘源，同時(shí)這個(gè)受控時(shí)鐘機(jī)制可以發(fā)出控制信號使得消耗電流較大的電路周期性的進(jìn)入“休眠”模式；同樣通過這個(gè)機(jī)制，芯片被周期性的“喚醒”并且根據(jù)預(yù)定好的磁場強(qiáng)度閾值檢測外界穿過霍爾器件磁場強(qiáng)度的大小。如果磁通密度高于“操作點(diǎn)”閾值或者低于“釋放點(diǎn)”閾值，則開漏輸出晶體管被驅(qū)動(dòng)并鎖存成與之相對應(yīng)的狀態(tài)。而在“休眠”周期中，輸出晶體管被鎖定在其先前的狀態(tài)下。在電池供電應(yīng)用中，這種設(shè)計(jì)對于延長工作壽命提供了支持。

??下圖顯示了器件周期休眠與工作的狀態(tài)。

??因此，根據(jù)上面介紹，當(dāng)這種器件用于檢測車模通過時(shí)，當(dāng)車模通過速度過快，在其表面停留的時(shí)間小于0.14秒，就有可能無法被檢測到。

二、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

1、測試方法

（1） 磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)

??使用小型電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。旁邊放置YS1382無極性霍爾開關(guān)感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁鐵所產(chǎn)生的變化磁場。

（2）霍爾開關(guān)YS1382

??直接從節(jié)能信標(biāo)燈的光盤上拆卸下一個(gè)霍爾器件， 使用導(dǎo)線將三個(gè)管腳引出之后，在面包板上搭建測試電路。

??使用示波器觀察霍爾器件 YS1382的輸出信號波形。

2、測試結(jié)果

??使用DH1766可編程直流電源為直流電機(jī)提供工作電源。電壓改變可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

（1）電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)

??電機(jī)工作電壓為0.4V，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢，但相對是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下面是霍爾YS1382輸出的信號波形，可以觀察到它并不是一個(gè)周期波形，而且頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率也不一致。

（2）電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)

??將電機(jī)的工作電壓提高到0.83V，電機(jī)轉(zhuǎn)速提升了兩倍。此時(shí)霍爾輸出信號的波形頻率反而下降了。

（3）特高速旋轉(zhuǎn)

??將電機(jī)的工作電壓提高到1.7V，電機(jī)轉(zhuǎn)速非常快。下面是測量霍爾輸出的波形?？梢钥吹狡渲谢魻柶骷敵龅碗娖降臅r(shí)間大約為140ms，這與YS1382的休眠周期基本上一致。

※?測試結(jié)論 ※

一、信標(biāo)燈霍爾器件不合適

??根據(jù)參賽全國大學(xué)生智能車競賽同學(xué)在?CSDN博客私信^[5]?中的反饋，提醒了在第十六屆全國大學(xué)生智能車競賽信標(biāo)組比賽中，車模出現(xiàn)偶然無法觸發(fā)信標(biāo)的現(xiàn)象背后的原因，應(yīng)該是所使用的霍爾器件種類不合適。

??在信標(biāo)燈盤上用于檢測車模通過的霍爾器件是一種高靈敏度、低功耗的無極性霍爾開關(guān)。它會(huì)以140ms左右的周期重復(fù)進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而降低期間的工作電流。但對于高速通過的車模觸發(fā)磁鐵來講，這有可能會(huì)造成漏檢。

??通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上面的結(jié)論。

二、對信標(biāo)燈的改進(jìn)

??改進(jìn)信標(biāo)燈可以從以下兩個(gè)方面展開。

1、更換霍爾器件

??更換其它類型的沒有休眠特性的開關(guān)霍爾器件，來避免上面問題。為了達(dá)到無極性的要求，可以在每個(gè)檢測位置都安排正反兩個(gè)霍爾器件，這樣無論磁鐵的極性如何都可以正常觸發(fā)。

??這種方案雖然可以降低車模對于信標(biāo)燈的漏檢概率，但還是存在在對抗比賽中，兩個(gè)車模有可能會(huì)吸合在一起的問題。

2、使用光電檢測

??在?基于LM567制作的反射式紅外檢測電路，用于節(jié)能信標(biāo)檢測電路^[6]?中測試了利用反射式紅外檢測信標(biāo)燈的方案，靈敏度很高。

??這種方式不僅可以避免漏檢的問題，同樣也無需車模安裝永磁鐵，避免車模對抗車模吸合在一起。方案的缺點(diǎn)就是需要在發(fā)光盤的中央開啟一個(gè)直徑在1 ~ 2厘米的孔洞。

? ? ?最后，我代表競賽組委會(huì)對于反饋修改意見的同學(xué)表示感謝。

參考資料

[1]無線信標(biāo)功能調(diào)試-2021-3-9-HALL檢測與主控接口:?https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/114654170

[2]OH9213 高靈敏度全極霍爾開關(guān):?https://www.zyzhan.com/st63858/product_1386448.html

[3]YS1382無極性HALL開關(guān)。:?http://pro61b5d9.pic23.websiteonline.cn/upload/YS1383.pdf

[4]OH9213的介紹:?https://item.szlcsc.com/138871.html

[5]CSDN博客私信:?https://im.csdn.net/chat/weixin_45214096

[6]基于LM567制作的反射式紅外檢測電路，用于節(jié)能信標(biāo)檢測電路:?https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/120317194

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