霍爾式傳感器的特性：淺析霍爾傳感器的特性與參數(shù)
霍爾傳感器是全球排名第三的傳感器產(chǎn)品，它被廣泛應用到工業(yè)、汽車業(yè)、電腦、手機以及新興消費電子領(lǐng)域，未來幾年，隨著越來越多的汽車電子和工業(yè)設(shè)計企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國，霍爾傳感器在中國市場的年銷售額將保持20%到30%的高速增長，與此同時，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善中，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市場前景。
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面，通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、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。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小
許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機和雨刮器電機在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流，使機械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號，采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。霍爾器件通過檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯捎糜诒O(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化，例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現(xiàn)自動檢測，目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應汽車的惡劣工作環(huán)境，霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。
霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應制作的磁場傳感器，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)最大磁感應強度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應強度超過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)。
目前霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器；再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道，霍爾傳感器來發(fā)展的趨勢也是會越來越好的。
霍爾式傳感器的特性：霍爾傳感器
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霍爾傳感器
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霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
中文名
霍爾傳感器
外文名
Hall sensor
分 類
線型霍爾傳感器
工作原理
霍爾效應
用 途
力測量
子 類
霍爾電流傳感器
目錄
1
原理
2
工作原理
3
霍爾效應
4
元件
5
分類
?
開關(guān)型
?
鎖鍵型
?
線性型
6
優(yōu)點
7
用途
?
位移測量
?
力測量
?
角速度測量
?
線速度測量
8
注意事項
9
應用
霍爾傳感器原理
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語音
由霍爾效應的原理知，霍爾電勢的大小取決于：Rh為霍爾常數(shù)，它與半導體材質(zhì)有關(guān)；I為霍爾元件的偏置電流；B為磁場強度；d為半導體材料的厚度。對于一個給定的霍爾器件，當偏置電流 I 固定時，UH將完全取決于被測的磁場強度B。
霍爾效應
一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流 I 的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會產(chǎn)生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準電壓源給出；若精度要求高，則基準電壓源均用恒流源取代。為了達到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導磁系數(shù)的鍍膜合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。在半導體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓。
霍爾傳感器工作原理
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磁場中有一個霍爾半導體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。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(jīng)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感應強度。下圖1所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當葉輪葉片處于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(qū)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。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況。霍爾效應傳感器
圖1
1-霍爾半導體元件 2-永久磁鐵 3-擋隔磁力線的葉片
霍爾傳感器霍爾效應
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霍爾效應從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖2所示的半導體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，
[1]
圖2
當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側(cè)電荷的積累就達到平衡，故有⑴其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設(shè)試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則⑵由⑴、⑵兩式可得⑶即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）
霍爾傳感器元件
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霍爾傳感器
根據(jù)霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應用。
霍爾傳感器分類
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霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。（一）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。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。（二）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。線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。
霍爾傳感器開關(guān)型
如圖4所示，其中Bnp為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應強度。當外加的磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bnp以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健np與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。
霍爾傳感器鎖鍵型
如圖5所示，當磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌龀废螅漭敵鰻顟B(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。
霍爾傳感器線性型
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應強度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。
開環(huán)式電流傳感器由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，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。霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，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。閉環(huán)式電流傳感器磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應的功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。
霍爾傳感器優(yōu)點
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xrdt霍爾傳感器
1、 霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波；2、 原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達9600Vrms；3、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；4、線性度好：優(yōu)于0.1%；5、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。6、測量范圍：霍爾傳感器為系列產(chǎn)品，電流測量可達50KA，電壓測量可達6400V。霍爾電流傳感器使用時，需遵循以下注意事項：1、為了得到較好的動態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。2、使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度（故使用時要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時，要先進行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通一同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值。3、霍爾傳感器都具有較強的抗外磁場干擾能力，但是，為了獲得較高的測量準確度，當有較強的磁場干擾時，要采取適當?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：調(diào)整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小；在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩。4、測量的最佳精度是在額定值下得到的，當被測電流遠低于額定值時，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，但是，需要注意導線的空間位置（參照第一條）。
霍爾傳感器用途
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霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(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。霍爾線性器件的精度高、線性度好；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、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。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。
霍爾傳感器位移測量
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。
霍爾傳感器力測量
如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，按這一原理可制成的力傳感器。
霍爾傳感器角速度測量
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(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。
霍爾傳感器線速度測量
如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預定位置有規(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。
霍爾傳感器注意事項
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霍爾傳感器
（1）電流傳感器必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補償式），一般情況下，2倍的過載電流持續(xù)時間不得超過1分鐘。（2）電壓傳感器必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續(xù)時間不得超過1分鐘。（3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當被測電流高于電流傳感器的額定值時，應選用相應大的傳感器；當被測電壓高于電壓傳感器的額定值時，應重新調(diào)整限流電阻。當被測電流低于額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。（4）絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下直流系統(tǒng)中，6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統(tǒng)和2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。（5）在要求得到良好動態(tài)特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會影響動態(tài)特性。
霍爾傳感器
（6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減小其值。（7）傳感器抗外磁場能力為：距離傳感器5～10cm一個超過傳感器原邊電流值2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應大于5～10cm。（8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應使用圖1－10介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。（9）傳感器的磁飽和點和電路飽和點，使其有很強的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鐘。
變頻功率傳感器(4張)
（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器主要適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的電壓和電流測量。由于傳感器一般不提供角差指標，對于需要準確測量交流電功率的場合，應對其角差指標進行驗證，這一點需特別注意。工頻電量測量可用互感器替代，變頻電量測量可用電壓、電流組合式的變頻功率傳感器替代。
霍爾傳感器應用
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霍爾傳感器技術(shù)應用于汽車工業(yè)霍爾傳感器技術(shù)在汽車工業(yè)中有著廣泛的應用，包括動力、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動系統(tǒng)。為了滿足不同系統(tǒng)的需要，霍爾傳感器有開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式傳感器三種形式。霍爾傳感器可以采用金屬和半導體等制成，效應質(zhì)量的改變?nèi)Q于導體的材料，材料會直接影響流過傳感器的正離子和電子。制造霍爾元件時，汽車工業(yè)通常使用三種半導體材料，即砷化鎵、銻化銦以及砷化銦。最常用的半導體材料當屬砷化銦。霍爾傳感器的形式?jīng)Q定了放大電路的不同，其輸出要適應所控制的裝置。這個輸出可能是模擬式，如加速位置傳感器或節(jié)氣門位置傳感器，也可能是數(shù)字式。如曲軸或凸輪軸位置傳感器。當霍爾元件用于模擬式傳感器時，這個傳感器可以用于空調(diào)系統(tǒng)中的溫度表或動力控制系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置傳感器。霍爾元件與微分放大器連接，放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉(zhuǎn)軸上，軸在旋轉(zhuǎn)時，霍爾元件上的磁場加強。其產(chǎn)生的霍爾電壓與磁場強度成比例。當霍爾元件用于數(shù)字信號時，例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器，必須首先改變電路。霍爾元件與微分放大器連接，微分放大器與施密特觸發(fā)器連接。在這種配置中。傳感器輸出一個開或關(guān)的信號。在多數(shù)汽車電路中，霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號電路接地。要完成這項工作，需要一個NPN晶體管與施密特觸發(fā)器的輸出連接。磁場穿過霍爾元件，一個觸發(fā)器輪上的葉片在磁場和霍爾元件之間通過。霍爾傳感器應用于出租車計價器霍爾傳感器在出租車計價器上的應用：通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機，經(jīng)處理計算，送給顯示單元，這樣便完成了里程計算。檢測原理，P3.2口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長是1 m），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)，當計數(shù)達到1 000次時，也就是1 km，單片機就控制將金額自動增加。每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1 000次時，就有程序?qū)斍翱傤~累加，使微機進入里程計數(shù)中斷服務程序中。在該程序中，需要完成當前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。霍爾電流傳感器在變頻器中的應用在有電流流過的導線周圍會感生出磁場，再用霍爾器件檢測由電流感生的磁場,即可測出產(chǎn)生這個磁場的電流的量值。由此就可以構(gòu)成霍爾電流、電壓傳感器。因為霍爾器件的輸出電壓與加在它上面的磁感應強度以及流過其中的工作電流的乘積成比例，是一個具有乘法器功能的器件，并且可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅(qū)動各種性質(zhì)的負載。因為霍爾器件的應用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨特優(yōu)點，所以在變頻器中也發(fā)揮了非常重要的作用。在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應時間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時，在晶體管未達到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護。霍爾電流傳感器按其工作模式可分為直接測量式和零磁通式，在變頻器中由于需要精準的控制及計算，因此選用了零磁通方式。將霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經(jīng)電流放大后，讓這個電流通過補償線圈，并令補償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反，若滿足條件IoN1=IsN2，則磁芯中的磁通為0，這時下式成立：Io=Is(N2/N1)式中，Io為被測電流，即磁芯中初級繞組中的電流，N1為初級繞組的匝數(shù)，Is為補償繞組中的電流，N2為補償繞組的匝數(shù)。由上式可知，達到磁平衡時，即可由Is及匝數(shù)比N2/N1得到Io。霍爾電流傳感器的特點是可以實現(xiàn)電流的“無電位”檢測。即測量電路不必接入被測電路即可實現(xiàn)電流檢測，它們靠磁場進行耦合。因此，檢測電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測過程中，檢測電路與被檢電路互不影響。
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羅羅日記
我是羅羅，專注寫成長和科普干貨，歡迎關(guān)注
霍爾傳感器的原理是什么？有哪些應用？有什么優(yōu)缺點？
成都的冬天是不是來了，昨天竟開始變得有點小冷了。估計米亞羅的紅葉又開始“泛濫”了。但是我哪里也不去，呆在家里寫日記。本來我是想接著上一篇，再寫一下直流電機，還有伺服電機的。但是，我在看直流電機文檔時，發(fā)現(xiàn)需要先理解霍爾傳感器。所以今天還是先說下霍爾傳感器的原理。這篇日記不長...
2020-11-242
Grace的修行日志
歡迎電氣行業(yè)的朋友一起交流學習~
關(guān)于電流檢測的霍爾傳感器選型和應用
安科瑞 高佳樂摘 要：電流檢測在各個領(lǐng)域的應用越來越廣泛，傳統(tǒng)的霍爾傳感器的靈敏度比較低，受外界影響較大，由此應用新型霍爾傳感器來彌補其功能缺陷，介紹了萊姆HO系列霍爾傳感器的多項功能，以HO-15-NP霍爾傳感器為例，著重介紹了霍爾傳感器在電流檢測及其線性度方面的介紹。關(guān)...
2020-09-070
Acrelwangyang
Acrel Sales Engineer
淺談基于霍爾傳感器的電流監(jiān)測及過流保護設(shè)計-安科瑞 王陽
摘要：根據(jù)機載電子設(shè)備健康監(jiān)測和視情維修的要求，發(fā)射裝置內(nèi)場測試儀需增加對被測產(chǎn)品進行電流監(jiān)測的功能;同時，為避免測試期間因過流而導致的產(chǎn)品或測試設(shè)備損壞，亟需實現(xiàn)對被測產(chǎn)品的動態(tài)過流保護。基于此需求，設(shè)計了一種基于霍爾傳感器的實現(xiàn)方案。硬件方面，電路由器件、電流監(jiān)測電路和...
2021-04-270
計量互感器
河北冠赫實業(yè)有限公司
霍爾傳感器的優(yōu)勢及主要用途
霍爾傳感器是世界排名第三的感應器商品，它被廣泛運用到工業(yè)生產(chǎn)、汽車行業(yè)、電腦上、手機上及其新起消費電子產(chǎn)品行業(yè)。霍爾效應是磁電效用的一種，這一狀況是霍爾于1879年在科學研究金屬材料的導電性組織時發(fā)覺的。接下來小編帶大家看看霍爾傳感器的優(yōu)勢及主要用途：很多人都了解，小汽車的...
2020-12-080
響拇指電子
深圳響拇指電子科技有限公司
霍爾傳感器在智能坐便器上的應用
智能坐便器起源于美國，用于醫(yī)療和老年保健，最初設(shè)置有溫水洗凈功能。后經(jīng)韓國，日本的衛(wèi)浴公司逐漸引進技術(shù)開始制造，加入了座便蓋加熱、溫水洗凈、暖風干燥、殺菌等多種功能。目前市場上的智能坐便器大體上分為兩種，一種為帶清洗、加熱、殺菌等的智能坐便器，另一種為可自動更換薄膜的智能坐...
2020-04-290
參考資料
1.
霍爾效應
．北京航空航天大學．2013-03[引用日期2013-07-18]
霍爾式傳感器的特性：霍爾傳感器工作原理及主要特性
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。那么霍爾傳感器的工作原理是什么？這種傳感器都有哪些優(yōu)點？主要參數(shù)有哪些？本文將一一解答。
本文引用地址：
（霍爾效應的本質(zhì)是：固體材料中的載流子在外加磁場中運動時，因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。）
通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、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。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如下圖所示：
霍爾傳感器
霍爾傳感器的優(yōu)點及用途
許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機和雨刮器電機在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流，使機械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號。
采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。霍爾器件通過檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯捎糜诒O(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化。
例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現(xiàn)自動檢測。
目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應汽車的惡劣工作環(huán)境。
霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波
原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達9600Vrms；
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、位置重復精度高（可達μm級）。
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。
測量范圍廣泛：電流測量可達50KA，電壓測量可達6400V。
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。
上圖即是一種典型的霍爾傳感器實現(xiàn)定位應用---一個輪上的兩個磁鐵經(jīng)過霍爾效應傳感器。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。
霍爾傳感器廣泛應用在變頻調(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。
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）最大磁感應強度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應強度超過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)。
霍爾式傳感器的特性：霍爾式傳感器的特性及其應用研究都包括哪些方面
隨著霍爾式傳感器的越來越普及，也越來越為人們所熟知，并且應用的領(lǐng)域也越發(fā)廣泛。那么霍爾式傳感器的特性及其應用研究在哪里呢。下面由傳感器專家網(wǎng)來介紹一下。
霍爾式傳感器的特性及其應用研究
霍爾傳感器在各大領(lǐng)域的應用及霍爾傳感器的特性與分類
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，配置電路示意如下：
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。
二、霍爾傳感器展望
霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器;再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的;還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道。
測量誤差補償
零位誤差極其補償
當霍爾元件的激勵電流I不再為零時，若所處位置的磁感應強度B為零。則霍爾電勢仍應為零，但實際中若不為零，則此時空載的霍爾電勢稱為零位誤差。它一般由一下兩種電勢組成。
溫度誤差及補償
由于半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度都隨溫度而變化，用此材料制成的霍爾元件的性能參數(shù)必然隨溫度而變化，致使霍爾電勢變化，產(chǎn)生溫度誤差。
霍爾式傳感器的特性及其應用研究
詳解霍爾傳感器工作原理及其應用
在ABS中，速度傳感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意圖如圖2所示。圖中，1是車速齒輪傳感器;2是壓力調(diào)節(jié)器;3是控制器。在制動過程中，控制器3不斷接收來自車速齒輪傳感器1和車輪轉(zhuǎn)速相對應的脈沖信號并進行處理，得到車輛的滑移率和減速信號，按其控制邏輯及時準確地向制動壓力調(diào)節(jié)器2發(fā)出指令，調(diào)節(jié)器及時準確地作出響應，使制動氣室執(zhí)行充氣、保持或放氣指令，調(diào)節(jié)制動器的制動壓力，以防止車輪抱死，達到抗側(cè)滑、甩尾，提高制動安全及制動過程中的可駕馭性。在這個系統(tǒng)中，霍爾傳感器作為車輪轉(zhuǎn)速傳感器，是制動過程中的實時速度采集器，是ABS中的關(guān)鍵部件之一。
通過以上傳感器專家網(wǎng)的介紹我們了解了霍爾式傳感器的特性及其應用研究的相關(guān)內(nèi)容。隨著生活節(jié)奏的加快，人們在應用霍爾式傳感器方面也會越來越多。
