精密缝纫的科技搭档——霍尔传感器

缝纫机作为18世纪中叶英国人发明的产物，自诞生以来不断发展演变，从最初的手摇式到脚踏式，再到如今的电动缝纫机，其技术和功能日益完善。

而霍尔传感器作为一种能够将变化的磁场转化为输出电压变化的换能器，在现代缝纫机中发挥着重要作用。 在缝纫机的发展历程中，电动缝纫机的出现是一个重要的里程碑，它使得缝纫工作变得更加高效和便捷。

无刷直流电机是电动缝纫机的核心部件之一，而霍尔传感器则是用于确定无刷直流电机中转子位置的关键元件，通过检测磁场变化，为电机的驱动提供准确的位置信息，从而实现电机的精确控制和稳定运行。

一、电动机转动的基本原理

我们知道电机转动原理是根据磁铁的异性相吸原理实现。

如果你手拿着一块磁铁用N极铁着一块S极磁铁快速移动，那么这块S极磁铁就会一直跟着你，假如转圈圈呢，它也会跟着你转圈圈。用磁场代替磁铁移动就是电动机转动的基本原理。

二、无刷直流电机的工作原理

接下来重点介绍一下无刷直流电机（BLDC），电机的定子是线圈，转子是磁铁，让线圈发生磁场变化，不断地勾引转子转动，这就是无刷直流电机的工作原理。具体如下：

通过上面基本原理，我们可以推断出转子N极在不同的角度中电流的流向和生成的磁场。

以上是无刷直流电机中根据定子和转子的相互作用形成磁场，利用里面的霍尔传感器来确定转子的位置，从而实现转动的功能。

三、霍尔传感器在电机的实现功能

假设转子N极划过霍尔传感器的感应区域时，霍尔传感器的输出电压为高（一般5V）。反之为低。

根据HA，HB，HC的电平，可以知道转子所处位置的角度。比如，若HA高，HB低，HC低，我们能够知道转子处于180度～240度的电气角度之间。使用3个霍尔传感器时，分辨率是60度的电气角度。就是说我只能知道现在转子的位置在60°电气角度范围内，但准确具体多少度我们不知道。电机应该在什么时候换向？如何知道电机的实时位置？

首先，我们需要知道电机的实时位置，或者详细点说电机永磁转子在电机的什么位置？如果不知道转子的位置，就不知道何时该驱动哪个绕组？所以驱动无刷电机的前提是我们必须要知道转子的当前位置。无刷电机依靠传感器提供转子位置信息进行驱动的方式我们称之为有感驱动。霍尔传感器就是来检测永磁定子的位置的。

四、霍尔传感器在无刷电机上的工作原理

霍尔传感器可以检测磁场的变化，根据检测磁场的变化的特性再搭配一定的电路将磁场方向变化信号转化成不同的高低电平信号输出。

以霍尔传感器为参照物，转子旋转时，霍尔传感器检测到的磁场变化及输出信号如下所示：

同无刷电机均匀分布的定子一样，用于输出3路磁场信号的3个霍尔传感器也是均匀分布在无刷电机的一周的，每相相邻两个传感器电角度相差120°，电机按照一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化。

​ 电机旋转时，会改变磁场，霍尔传感器能感知这种磁场变化并将其转换为电信号，通过对信号的分析就能精确得出电机的转速，这有助于实现缝纫机的速度控制，确保缝纫速度均匀、稳定，在自动调节缝纫速度的功能中发挥关键作用。

通过在缝纫机针附近安装霍尔传感器，当针上下运动时，与针联动的磁性元件会使传感器周围磁场改变，以此确定针的位置，从而实现精准的缝纫操作，像花样缝纫时，它可以帮助缝纫机精准控制针的轨迹。

推荐使用在电动缝纫机上的霍尔传感器型号：SWU330NS、SWG213NSA、SWB210NS。