霍爾傳感器工作原理及應用

2020-12-14 知識圖譜


我們知道霍爾傳感器一個使用非常廣泛的傳感器,它在錄像機、電動車、汽車、電腦散熱風扇中等不少領域中都得到了應用。霍爾傳感器工作原理是什麼?霍爾傳感器有著哪些優缺點呢?今天皮卡中國小編就帶你全面了解霍爾傳感器。


什麼是霍爾傳感器

霍爾傳感器是根據霍爾效應製作的一種磁場傳感器。它是一種當交變磁場經過時產生輸出電壓脈衝的傳感器。脈衝的幅度是由激勵磁場的場強決定的。因此,霍爾傳感器不需要外界電源供電。

霍爾效應

說到霍爾傳感器就不得不先了解以下霍爾效應。霍爾效應,是指磁場作用於載流金屬導體、半導體中的載流子時,產生橫向電位差的物理現象。

1879年美國物理學家霍爾首先在金屬材料中發現了霍爾效應,但是由於金屬材料的霍爾效應太弱而沒有得到應用。隨著半導體技術的發展,開始用半導體材料製作霍爾元件,由於他的霍爾效應顯著而得到應用和發展。

霍爾傳感器分類

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器件和開關型霍爾傳感器兩種。

1、線性霍爾傳感器


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、開關型霍爾傳感器

開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器,斯密特觸發器和輸出級組成,它輸出數字量。手機中使用的霍爾傳感器是微功耗開關型霍爾傳感器。

霍爾傳感器工作原理

霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化,磁場越強,電壓越高,磁場越弱,電壓越低。霍爾電壓值很小,通常只有幾個毫伏,但經集成電路中的放大器放大,就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用,需要用機械的方法來改變磁場強度。

將一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關,當葉輪葉片處於磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時,磁場偏離集成片,霍爾電壓消失。這樣,霍爾集成電路的輸出電壓的變化,就能表示出葉輪驅動軸的某一位置,利用這一工作原理,可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。

霍爾傳感器的外形特徵

霍爾傳感器的作用與幹簧管傳感器一樣,工作原理非常相似的,都是在磁場作用下直接產生通與斷的動作。霍爾傳感器是一種電子元件,其外型封裝很似三極體,但看起來比三極體更胖一些。

霍爾傳感器優缺點

優點:

1、靈敏度較高。

2、體積很小,便於製成特殊規格的探頭。

3、線性度好。

4、壽命長。

5、安裝方便。

6、不怕灰塵、油汙、水汽及鹽霧等的汙染或腐蝕。

缺點:互換性差,信號隨溫度變化,非線性輸出,最好用單片機進行非線性和溫度校正。

霍爾傳感器用途

1、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於中間,其磁感應強度為零,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,電壓大小與位移大小成正比。

2、力測量

如果把拉力、壓力等參數變成位移,便可測出拉力及壓力的大小,按這一原理可製成的力傳感器。

3、角速度測量

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,圓盤旋轉一周,霍爾傳感器就輸出一個脈衝,從而可測出轉數(計數器),若接入頻率計,便可測出轉速。

4、線速度測量

如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規律地布置在軌道上,當裝在運動車輛上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈衝信號。根據脈衝信號的分布可以測出車輛的運動速度。

霍爾傳感器應用範圍

霍爾傳感器的應用非常的廣泛,在測量領域,可用於測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉速等。在通訊領域,可用於放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻已經微波功率測量等。在自動化技術領域,可用於無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數、接近開關、霍爾自整角機構成的伺服系統和自動電力拖動系統等。

結語:關於霍爾傳感器的知識小編就分享到這裡,其實不同類型的傳感器由於其自身特點的不同,應用的範圍和行業也有很大區別。我們應該了解每種傳感器的原理及特點,讓它最大限度的為人們的生產、生活提供便利。

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