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有關(guān)霍爾傳感器,你想知道的都在這里了!

時間:2018-06-21 16:36:11來源:必優(yōu)傳感網(wǎng)

導(dǎo)語:?隨著霍爾傳感器在市場上的銷售額持續(xù)增長,其相關(guān)技術(shù)也在不斷的進步,可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的發(fā)展前景。

【有關(guān)霍爾傳感器,你想知道的都在這里了!】霍爾傳感器的命名來源于“霍爾效應(yīng)”,并不是霍尼韋爾傳感器的簡稱哦。霍爾效應(yīng)是1879年霍爾在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多,當電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時,載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場,從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差,這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。

隨著霍爾傳感器在市場上的銷售額持續(xù)增長,其相關(guān)技術(shù)也在不斷的進步,可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的發(fā)展前景。

什么是霍爾傳感器?

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小,故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上,稱之為霍爾傳感器?;魻杺鞲衅饕卜Q為霍爾集成電路,其外形較小。

霍爾傳感器

霍爾傳感器的優(yōu)點及用途

1.精度高:在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,該精度適合于任何波形的測量;霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達μm級)。

2.寬帶寬:高帶寬的電流傳感器上升時間可小于1μs;但是,電壓傳感器帶寬較窄,一般在15kHz以內(nèi),6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時間約500uS,帶寬約700Hz。

3.測量范圍廣泛:電流測量可達50KA,電壓測量可達6400V。

4.結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長,安裝方便,功耗小,頻率高(可達1MHZ),耐震動,不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。

霍爾傳感器廣泛應(yīng)用在變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、通信電源、電焊機、電力機車、變電站、數(shù)控機床、電解電鍍、微機監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流的設(shè)施中以及新興的太陽能、風能和地鐵軌道信號、汽車電子等領(lǐng)域。

典型的霍爾傳感器實現(xiàn)定位應(yīng)用原理圖

如上圖所示:一個輪上的兩個磁鐵經(jīng)過霍爾效應(yīng)傳感器。圖示中的輪子,帶有兩個等距的磁鐵,傳感器上的電壓在一個周期內(nèi)將兩次達到峰值。通常被用于計量車輪和軸的速度,例如在內(nèi)燃機點火定時(正時)或轉(zhuǎn)速表上。其在無刷直流電動機的使用,用來檢測永磁鐵的位置。

霍爾傳感器的主要特性參數(shù)

前面介紹過了霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的磁場傳感器,它的主要特性參數(shù)有以下幾類。

1.輸入電阻R

霍爾傳感器元件兩激勵電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐,視不同型號的元件而定。

溫度升高,輸入電阻變小,從而使輸入電流變大,最終引起霍爾傳感器電勢變化。為了減少這種影響,最好采用恒流源作為激勵源。

2.輸出電阻R

兩個霍爾傳感器電勢輸出端之間的電阻稱為輸出電阻,它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級。它也隨溫度改變順改變。選擇適當?shù)呢撦d電阻易與之匹配,可以使由溫度引起的程水電勢的漂移減至最小。

3.最大激勵電流I---霍爾傳感器參數(shù)

由于霍爾傳感器電勢隨激勵電流的增大而增大,故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵電流1M但激勵電流增大,程爾元件的功耗增大,元件的溫皮升高,從而引起霍爾傳感器屯勢的溫漂增大,因此每種型號的幾件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵電流,它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。

4.靈敏度K

靈敏度KH=EH/IB,它的數(shù)值約為10MV(MA.T)左右。

5.最大磁感應(yīng)強度BM---霍爾傳感器參數(shù)

磁感應(yīng)強度超過BM時,霍爾傳感器電勢的非線性誤差將明顯增大,特斯撿(T)成幾千高斯(Gs)(1Gs=104T)。

6.個等位電勢

在額定激勵電流F,當外加磁場為零時它是由于4個屯極的幾何尺寸不對稱引起的誤差。

7.霍爾傳感器屯勢溫度系數(shù)

6M的數(shù)值一般為零點刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢,使用時多采用電橋法來補償不等位電勢引起日在一定磁感應(yīng)強度和激勵電流的作用下,溫度每變化1攝氏度時,霍爾傳感器電勢變化的百分數(shù)弱為霍爾傳感器電勢溫度系數(shù),它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。

霍爾傳感器的分類

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

1.線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成,它輸出模擬量。

2.開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器,斯密特觸發(fā)器和輸出級組成,它輸出數(shù)字量。

按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場。

霍爾傳感器在各大領(lǐng)域的應(yīng)用

按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場,用這個磁場來作被檢測的信息的載體,通過它,將許多非電、非磁的物理量。

例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等,轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。

線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量

1.電流傳感器:

由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場,其大小與導(dǎo)線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導(dǎo)線中電流的大小。

利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。

標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口,將霍爾傳感器插入缺口中,圓環(huán)上繞有線圈,當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場,則霍爾傳感器有信號輸出。

2.位移測量:

兩塊永久磁鐵同極性相對放置,將線性型霍爾傳感器置于中間,其磁感應(yīng)強度為零,這個點可作為位移的零點,當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時,傳感器有一個電壓輸出,電壓大小與位移距離大小成正比。如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移距離,便可測出拉力及壓力的大小。

開關(guān)型霍爾傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風速、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報警器、自動控制電路等。

1.測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù):

在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,圓盤旋轉(zhuǎn)一周,霍爾傳感器就輸出一個脈沖,從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)(計數(shù)器),若接入頻率計,便可測出轉(zhuǎn)速。

如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上,當裝在運動車輛上的永磁體經(jīng)過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

2.各種實用電路:

開關(guān)型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬,工作可靠,價格便宜,因此獲得極為廣泛的應(yīng)用。

下面列舉一個實例說明,汽車車門狀態(tài)顯示:

現(xiàn)在汽車一般都有該功能了。這里使用了霍爾傳感器,只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關(guān)好的指示器。

三片開關(guān)型霍爾傳感器分別裝在汽車的四個門框上,在車門適當位置各固定一塊磁鋼,當車門開著時,磁鋼遠離霍爾開關(guān),輸出端為高電平。若四個門中有一個未關(guān)好,則或非門輸出為低電平,紅燈亮,表示還有門未關(guān)好,若三個門都關(guān)好,則或非門輸出為高電平,綠燈亮,表示車門關(guān)好,司機可放心開車。

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