目前国内工业自动化水平不断提高，工程机械、机床设备等面向自动化的同时，对控制系统的精度要求也越来越严格。在所有使用到液压的机械和设备中，液压缸是必不可少的部件，并且承载着重要的液压转换功能。而液压缸的位移检测在精确控制中占有关键的地位。如今，国内在这一领域的研究和开发工作并没有国外那么先进，大多数的技术只能进行液压缸的位置点发讯和小行程位移的测量，在长行程或要求测量精度及可靠性高的场合有些捉襟见肘。在涉及制造高精度设备，冶金行业，水利工程这些方面，使用的位移检测装置大多数依赖进口。因此，研究控制系统中的位移检测，有重要的理论和实际应用意义。

目前液压缸的位移检测方式有外置式和内置式两种。外置式不涉及液压缸内部结构，独立于液压缸之外，优点在于结构简单，但可靠性较差；内置式精度很高，但结构复杂， 加工制造难度较高，成本高。现有检测结构只能定向描述液压缸活塞杆的位置点位置，并 且，霍尔元件个体之间存在差异性，不可能做到完全一样，所以检测结果也会存在一定的误差，另外，对于长量程及精密检测位移则没有好的处理效果。为了解决这些问题，可以对霍 尔元件进行筛选，但筛选的过程需要耗费大量的人力资源和设备资源，或者对机械结构进行复杂的改进，这也存在未知的问题。同时，现有检测装置仅适合小量程位移的检测，在大量程的情况下，装置结构复杂，安装不便。

针对现有技术中存在上述问题，本文介绍一种基于可编程线性霍尔的液压 缸位移检测装置。

基于高灵敏度可编程线性霍尔传感器的液压缸位移检测装置包括：液压缸连接有活塞连接杆，装置包括上部外壳、下部外壳，活塞连接杆的端部连接有磁性运动体，下部外壳内安装有高灵敏度可编程线性霍尔元件、PCB板、信号处理电路。磁性运动体为沿长度方向延伸的永磁体，活塞连接杆的端部设置有位于上部外壳内的延伸体，沿长度方向延伸的永磁体设置于延伸体内，永磁体为径向充磁。上部外壳的端部设置有用于密封活塞连接杆和上部外壳之间间隙的伸缩密封环。上部外壳为内部中空的长方体结构，延伸体为圆柱体结构，可编程线性霍尔元件的数量为多个，可编程线性霍尔元件沿活塞连接杆的长度延伸方向布置。

磁性运动体为磁环，活塞连接杆的端部外侧设置有齿条，所齿条外侧设置有若干级依次啮合的齿轮，其中，第一级齿轮与齿条啮合，至少最后一级齿轮上设置有同轴旋转的附加齿轮，磁环内侧设置有与附加齿轮啮合的内齿，若干级齿轮的半径按比例依次增大。当磁性运动体运动时，磁场发生变化，高灵敏度可编程线性霍尔元件和信号处理电路产生连续函数类型的输出电压信号。

与现有技术相比，本方案的有益效果是：技术方案结构简单，可以与液压缸厂家进行合作，将位移检测装置嵌入整个液压缸内部，也可以制作简单外置式位移检测成品。可以完整的描述出磁场的变化范围，因此可以更好的检测液压缸的位移。可以根据量程范围使用多颗可编程线性霍尔元件同时采集位移量，当采用多个可编程线性霍尔时，可以避免可编程线性霍尔之间的差异，也可以避免因为外部条件和误差而导致的非一致性。

附图说明

图1 液压缸位移检测装置的结构示意图；

图2 采用圆柱体型磁钢时的磁场走向示意图；

图3 霍尔输出电压随磁场变化转为随位移变化示意图；

图4 例二的液压缸位移检测装置的结构示意图。

图中：1、活塞连接杆；2、伸缩密封环；3、永磁体；4、延伸体；5、上部外壳；6、下部外 壳；7、PCB板；8、可编程线性霍尔元件；9、定位孔；10、齿条；11、一级齿轮；12、二级齿轮；13、 三级齿轮；14、转轴；15、附加齿轮；16、磁环。

本例提供一种如图1所示的基于可编程线性霍尔的液压缸位移检测装置，主要目的在于精确检测液压缸位移。活塞连接杆1用于连接液压缸的活塞杆。所述装置包括上部外壳5、下部外壳6。活塞连接杆1的端部连接有磁性运动体，下部外壳6内安装有可编程线性霍尔元件8、PCB板7、信号处理电路。PCB板7用于定位和安装可编程线性霍尔元件和作为信号处理电路载体，为了更好地固定PCB板7，还可设置如图1中所示的定位孔9。可编程线性霍尔元件8主要用于检测永磁体3的位置，从而生成传感器信号。本实施例中，所述磁性运动体为沿长度方向延伸的永磁体3，例如，永磁体3可以是长条状或圆柱体形，圆柱体形永磁体3周围的磁场分布大致为图2所示。活塞连接杆1的端部设置有位于上部外壳5内的延伸体4，延伸体4可以与活塞连接杆1为一体结构，即延伸体4作为活塞连接杆1的端部，永磁体3直接设置在活塞连接杆1的端部。永磁体3的长度最好小于上部外壳5长度的一半。所述沿长度方向延伸的永磁体3设置于延伸体4内，永磁体3为径向充磁。当所述永磁体3横向位移时，磁场发生变化，所述高灵敏度可编程线性霍尔元件和信号处理电路产生连续函数类型的输出电压信号。

案例中选用的高灵敏度可编程线性霍尔传感器，其最高灵敏度可以达到24mV/G

其产品特点为：

1.线性霍尔，客户可编程，高分辨率偏移和灵敏度微调，带EEPROM

2.高灵敏度，可编程灵敏度范围在1到24mV/G之间

3.工厂编程灵敏度和静态输出电压TC，温度性能极其稳定

4.温度稳定静态电压输出和灵敏度,极低噪音和高分辨率

5.120kHz带宽，采用优化的斩波器稳定技术,欠压保护

6.输出电压钳位提供短路诊断

7.在快速电流阶跃输入期间抑制输出尖峰

8.温度范围广：-40°C至150°C

9.无铅包装：扁平TO-92、TO-94、SOT89-3L

10.高ESD保护

11.符合RoHS 2011/65/EU

产品应用：

1.工业、家用电器

2.电流感应

3.电动机控制

4.线性位置检测

5.旋转位置感测

6.磁编码器

7.黑色金属传感

8.液位传感

9.振动传感

10.重量感测

CHI612 高灵敏度可编程线性霍尔芯片，支持 5V 单电源供电。120 kHz带宽，< 3us 响应时间，0.8 – 24 mV/G 可编程，全温-40°C到150°C范围内可实现 2% 精度。芯片出厂前完成静态（零电流）输出电压的校准。

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