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什么是霍尔传感器?霍尔感应器有什么用

时间:2018-09-01 19:27 来源:电工之家

什么是霍尔传感器?霍尔感应器有什么用
一、霍尔传感器的实物外形
霍尔传感器的实物外形如下图所示。
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二、霍尔传感器的结构与工作原理
1、霍尔效应
当一个通电导体置于磁场中时, 在该导体两侧面会产生电压, 该现象称为霍尔效应。以下图所示为霍尔传感器的工作原理。先给导体通图示方向(z轴方向) 的电流I, 然后在与电流垂直的方向(y轴方向) 施加磁场B, 那么会在导体两侧(x轴方向) 产生电压UH, UH称为霍尔电压。
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2、霍尔元件与霍尔传感器
金属导体具有霍尔效应, 但其灵敏度低, 产生的霍尔电压很低, 不适合作霍尔元件。霍尔元件一般由半导体材料(锑化铟最为常见) 制成, 其结构如下图所示, 它由衬底、十字形半导体材料、 电极引线和磁性体顶端等构成。 十字形锑化铟材料的4个端部的引线中, ①、 ②为电流引脚, ③、 ④为电压引脚, 磁性体顶端的作用是聚集磁场磁感线来提高元件的灵敏度。
由于霍尔元件产生的电压很小, 故通常将霍尔元件与放大电路、 温度补偿电路及稳压电源等集成在一个芯片上, 称之为霍尔传感器。
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三、霍尔传感器的种类
霍尔传感器可分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
1. 线性型霍尔传感器
线性型霍尔传感器主要由霍尔元件、 线性放大器和射极跟随器组成, 其组成如下图 所示。 当施加给线性型霍尔传感器的磁场逐渐增强时, 其输出的电压会逐渐增大, 即输出信号为模拟量。
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2. 开关型霍尔传感器
开关型霍尔传感器主要由霍尔元件、 放大器、 施密特触发器(整形电路) 和输出级组成, 其组成和特性曲线如下图所示。 当施加给开关型霍尔传感器的磁场增强时, 只要磁感应强度小于BOP, 其输出电压Uo就为高电平, 当磁感应强度大于BOP时输出由高电平变为低电平; 当磁场减弱时, 磁感应强度需要减小到BRP, 输出电压Uo才能由低电平转为高电平, 也就是说, 开关型霍尔传感器由高电平转为低电平和由低电平转为高电平所要求的磁感应强度是不同的, 高电平转为低电平要求的磁感应强度更强。
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四、霍尔传感器的应用
1、线性型霍尔传感器的应用
线性型霍尔传感器具有磁感应强度连续变化时输出电压也连续变化的特点, 主要用于一些物理量的测量。下图所示是一种采用线性型霍尔传感器构成的电子电流互感器, 用来检测线路的电流大小。 当线圈有电流流过时, 线圈会产生磁场, 该磁场磁感线沿铁芯构成磁回路, 铁芯上开有一个缺口, 缺口中放置一个霍尔传感器, 磁感线在穿过霍尔传感器时, 传感器会输出电压, 电流越大, 线圈产生的磁场越强, 霍尔传感器输出的电压越高。
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2、开关型霍尔传感器的应用
开关型霍尔传感器具有磁感应强度达到一定强度时输出电压才会发生电平转换的特点, 主要用于测转数、 转速、 风速、 流速, 或用在接近开关、 关门告知器、 报警器和自动控制电路中。
下图所示是一种采用开关型霍尔传感器构成的转数测量装置的结构示意图, 转盘每旋转一周, 磁铁靠近传感器一次, 传感器就会输出一个脉冲, 只要计算输出脉冲的个数, 就可以知道转盘的转数。
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下图所示是一种采用开关型霍尔元件构成的磁铁极性识别电路。 当磁铁S极靠近霍尔元件时, d、 c间的电压极性为d+、 c-, 三极管VT1导通, 发光二极管VD1有电流流过而发光; 当磁铁N极靠近霍尔元件时, d、 c间的电压极性为d-、 c+, 三极管VT2导通, 发光二极管VD2有电流流过而发光; 当无磁铁靠近霍尔元件时, d、 c间的电压为0V, VD1、VD2均不亮。
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