汽车后置油门装在汽车尾部，因其工作环境恶劣，所以对防水、防潮、防震、防灰尘等要求非常高，并且同时还要保证可靠性和寿命等性能。

　　基于霍尔元件设计的后置油门，采用不锈钢涡卷弹簧，使后置油门的旋转部分和传感器相互独立，传感器无转子和旋转部分相连，克服了原后置油门存在的一些不足，具有更好的防水，防潮，防震，防灰尘性能，可靠性高，工作寿命长。

　　霍尔元件选择

　　针对后置油门的性能要求，该方案选用了Melexis公司的MLX90316双路输出线性霍尔元件，它是一个可编程三轴霍尔传感器，0～360℃精度连续测量，线性模拟双信号输出。它能实现磁电转换，可用于检测磁场及其变化 。具有结构牢固、体积小、重量轻、功耗小、寿命长、安装方便，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾污染和腐蚀等优点。非常适应后置油门恶劣的工作环境。

【MLX90316】

The MLX90316 is a Triaxis® rotary position sensor providing the angular position of a small dipole magnet rotating above the device surface (end-of-shaft magnet). Thanks to an IMC on its surface, the monolithic device senses, in a contactless fashion, the horizontal component of the applied magnetic flux density.

This unique sensing principle applied to a rotary position sensor results into an impressive robustness of the angular position over the mechanical (airgap, off-axis) tolerances. The rotation of this horizontal component is sensed over a wide range (up to 360º - complete revolution) and processed by the on-chip DSP to ultimately report the absolute angular position of the magnet either as a ratiometric analog output or as PWM (Pulse-Width Modulation) signal or as a 14-bit data accessible through a 3-pin SPI (serial interface) channel.

The output transfer characteristic is fully programmable (e.g. offset, gain, clamping levels, linearity, thermal drift, filtering, range...) to match any specific requirement through end-of-line calibration. The Melexis programming unit PTC-04 communicates and calibrates the device exclusively through the connector terminals (Vdd-Vss-Out).

The MLX90316 targets and is used in a myriad of non-contacting rotary position sensor applications which are frequently seen in automotive and industrial systems. The device is available in single and dual redundant implementations to cost-effectively address the full range of applications, including safety critical sensing requirements.

Top Features

Absolute rotary position sensor

Simple & robust magnetic design

Triaxis® technology

Features and benefits

Absolute rotary position sensor

Simple & robust magnetic design

Triaxis® technology

-40°C - +150°C Ambient temperature range

Programmable angular range up to 360 degrees

Programmable linear transfer characteristic

Selectable output mode: analog (ratiometric), PWM, serial protocol (SPI)

12-bit angular resolution over 360 degrees

10-bit angular accuracy

40-bit ID number

Broken-track diagnostic (Open-Vdd, Open-Vss)

On-chip diagnostics

Over-voltage protection

Under-voltage detection

AEC-Q100 qualified - grade 0

Single die - SOIC-8 package - Lead-free & RoHS compliant

Dual die (full redundant) - TSSOP-16 package - Lead-free & RoHS compliant

Industries

Automotive - Transmission

Automotive - Powertrain

Automotive - Hybrid & Electric Powertrain

Automotive - Body, HVAC, Comfort & Lighting

Automotive - Chassis & Safety

Industrial & Robotics

Building, Security, Home & Office Automation

White Goods & Household Appliances

Non-Automotive Transportation

　　工作原理

　　当后置油门手柄旋转时，与手柄相连接的磁体旋转，使作用于霍尔元件上的磁感应强度发生改变，输出电压相应变化，以此反映出旋转角度的变化。如图1所示：

　　图1：后置油门结构图

　　传感器电路设计

　　传感器的电路设计主要要做好电磁兼容设，第一是传感器对外发射的电磁干扰不能超过一定的限值;第二是传感器要具有抵抗外界电磁干扰的能力。

　　传感器是直流小信号工作器件，对外发射的电磁干扰很小，其电路的设计主要放在抗外部干扰上，即保证传感器能够抵抗来自外部的干扰能正常工作和承受外部电压的冲击而不被损坏。具体电路如图2所示。

　　图2：电路原理图

　　该后置油门方案，经专业从事汽车电器检测的第三方检测机构进行检验，以及用户使用，各项性能指标满足使用要求，可广泛应用于各种工程机械中。

　　相关元件供应

　　型号：MLX90316LDC-BCS-000-RE           品牌：MELEXIS

　　型号：MLX90316KDC-BCG-000-RE          品牌：MELEXIS

　　型号：MLX90316KDC-BCG-200-RE          品牌：MELEXIS

　　型号：MLX90316KDC-BCG-000-SP          品牌：MELEXIS

　　型号：MLX90316KDC-BCG-200-SP          品牌：MELEXIS

　　型号：MLX90316KDC-BCG-200-TU          品牌：MELEXIS

【霍尔传感器】

　　霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔(A.H.Hall，1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

　　由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关;I为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。

　　对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流 I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。

　　霍尔效应 一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流 I 的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出;若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金;这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。

　　在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。

　　1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波;

　　2、 原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms;

　　3、精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量;

　　4、线性度好：优于0.1%;

　　5、宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

　　6、测量范围：霍尔传感器为系列产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

　　霍尔电流传感器使用时，需遵循以下注意事项：

　　1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

　　2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M)，发生这种情况时，要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

　　3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力，但是，为了获得较高的测量准确度，当有较强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：

　　调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小;

　　在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

　　4、测量的最佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得最佳精度，原边可使用多匝，但是，需要注意导线的空间位置(参照第一条)。