
霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业、交通运输和日常生活中有着非常的应用。
一、霍尔效应霍尔元件 霍尔传感器
霍尔效应
如图1所示,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,
它们之间的关系为

(二)霍尔元件
根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域的应用。
(三)霍尔传感器
由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。
二、霍尔传感器的分类
霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。
(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。
三、霍尔传感器的特性
(一)线性型霍尔传感器的特性
(二)开关型霍尔传感器的特性
如图4所示,其中BOP为工作点“开”的磁感应强度,BRP为释放点“关”的磁感应强度。
另外还有一种“锁键型”(或称“锁存型”)开关型霍尔传感器,其特性如图5所示。
四、霍尔传感器的应用
按被检测对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,这个磁场是被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量,例如速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电学量来进行检测和控制。
(一)线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。例如:
1.电流传感器
由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别于大电流传感。
2.位移测量
如图7所示,两块*磁铁同极性相对放置,将线性型霍尔传感器置于中间,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点,当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移大小成正比。
1.测转速或转数
如图9所示,,在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。
2.各种实用电路
开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽,工作,便宜,因此获得极的应用。下面列举两个实用电路加以说明:
电路1 防盗器
电路2 公共汽车门状态显示器
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