電力機車電子腳踏開關中使用的霍爾開關CHA442

目前，電力機車采用機械腳踏開關人工定時（1分鐘內）發送觸發脈沖（110V/0V）到監控器，通報監控器機車司機處于正常值守狀態，保證機車正常運行。由于腳踏開關是一種機械觸點式開關且非密封，開關在庫房存放或使用時間一段時間后，會出現觸點氧化、老化與積塵等現象，造成觸點接觸不良故障，其結果使機車司機無法判斷每次腳踏開關動作有效性。監控器無法定時收到觸發脈沖而給出報警信號；同時，機車司機工作職責無法得到落實。改用非接觸式電子腳踏開關可以很好地解決以上技術問題。

腳踏開關包括磁鋼、霍爾電子開關單元、驅動電路單元、單片機單元、聲光提示電路單元、光耦隔離電路單元、高壓電子開關單元、DC/DC變換器單元。磁鋼設于霍爾電子開關的前側，霍爾電子開關單元與驅動電路單元連接，驅動電路單元與單片機單元連接，單片機單元與聲光提示電路單元及光耦隔離電路單元連接，光耦隔離電路單元與高壓電子開關單元連接，DC/DC變換器單元的輸出端與單片機單元、霍爾電子開關單元、聲光提示電路單元以及光耦隔離電路單元連接的電源輸入端連接。磁鋼為圓柱薄形釹鐵硼磁鋼，霍爾電子開關單元采用型號為DRV5013(或國產汽車級產品CHA442)的霍爾效應傳感器， DC/DC變換器單元采用110V轉5V，所述單片機單元采用型號為STC11F04的單片機。 ?

圖1 結構框圖 ?

圖2 應用電路圖 ?

工作過程及其原理：

磁鋼1移動靠近霍爾傳感器，感應觸發霍爾電子開關，使其輸出由高電平轉為低電平。

霍爾電子開關單元2由霍爾傳感器U1（CHA442）、R1以及C1組成，用于接收磁鋼靠近的電磁信號，并轉化為電信號。

?驅動電路單元3由U2（74HC04）組成，3個非門并聯可提供大于30mA驅動電流。

單片機單元4由U3（STC11F04）及外圍元件組成，用于提高驅動能力以及電路抗干擾能力。

聲光提示電路單元5由V3（2N2222）、BU1、R6以及R7組成，用于報警提示。

光耦隔離電路單元6由U4（TLP521）、D1-2（1N4753/36V）、D3（1N4742/12V）、R2、R8，D1-2、D3以及R8組成穩壓電路。

高壓電子開關單元7包括：V1（MUE13001）、V2（2SB546）、R3（10K）、R4（27K/1W）、R5（20K/2W）、C4（1uF）以及P1，R3、C4構成延時電路，防止開機輸出高電平，高壓電子開關用于模擬觸發脈沖。

DC/DC變換器單元8將110VDC轉化為5VDC（VCC），用于控制電路的供電。

文中提到的CHA442是一系列符合AEC-Q100 汽車認證的數字雙極鎖存霍爾傳感器產品，CCHA44X系列產品其主要性能及特點如下：

??AEC-Q100汽車認證

? 數字雙極鎖存霍爾傳感器

? 多種靈敏度選項（BOP / BRP）：+15 /-15G；+30 /-30G；+45 / -45G；+120 / -120G；

??在整個工作溫度范圍內穩定工作點的斬波器

??2.5V至22V范圍內的車載電壓調節器

? 輸出短路保護

? 反向電池和續流保護

??對物理應力不敏感

? 寬工作溫度范圍：-40 至 150°C

? 小封裝尺寸 TO-92S、SOT-23 和 SOT-89

? 符合 RoHS 的材料指令 2011/65/EU

產品應用：

1.轉速和轉速感應

2.轉速表，計數器拾音器

3.流量傳感器

4.無刷直流（直接電流）電機換向

5.電機和風扇控制

6.機器人控制

產品說明：

CH441/CH442/CH443/CH444霍爾效應傳感器具有極高的溫度穩定性和抗應力能力，特別適合在-40°C到150°C的溫度范圍內工作。通過動態偏移消除，可以獲得優異的高溫性能，它降低了通常由器件過度成型、溫度依賴性和熱效應引起的殘余偏移電壓壓力該器件包括一個電壓調節器，霍爾電壓發生器，小信號放大器，斬波器穩定，施密特觸發器，和短路保護開路漏極輸出下降到25毫安。板調壓器允許在2.5至22 V的電源電壓下工作。低至2.5 V的操作優勢在于，該裝置可用于2.5 V應用場合，或與電源引腳串聯的附加外部電阻，以增強對高壓瞬變事件的保護。 CH441/CH442/CH443/CH444系列是閂鎖霍爾開關。對于鎖存模式，也有反極性設備。正常情況下足夠強度的南極打開輸出；但是，對于反極性設備，足夠強度的北極打開輸出。 CH441/CH442/CH443/CH444還集成了內部夾具，以防電源/輸出瞬態；輸出短路保護；蓄電池反向狀態。 ?

功能說明

CHA44X/CH44X 具有鎖存磁性開關特性。因此，它需要南極和北極都正常運行。該設備表現為具有對稱操作和釋放開關點 (BOP=|BRP|) 的鎖存器。這意味著具有相同強度和相反方向的磁場驅動輸出高低。去除磁場 (B→0)，它會將輸出保持在先前的狀態。這種鎖存特性將設備定義為磁存儲器。磁滯 BHYST 將 BOP 和 BRP 保持在最小值之間。該滯后可防止開關點附近的輸出振蕩。

磁動作特性