霍爾傳感器原理
導(dǎo)讀:玩電子的朋友一定都知道什么是霍爾傳感器,但你知道霍爾傳感器的工作原理是什么嗎,或者說你知道霍爾傳感器為什么能夠感應(yīng)磁場(chǎng)嗎,本文將帶你了解霍爾傳感器的工作原理。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/277790.htm霍爾傳感器原理——介紹
霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化,可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。,這一現(xiàn)象是霍爾(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)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?gòu)?qiáng)得多,利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件。
霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ),是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器?;魻杺鞲衅魇且环N廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。
霍爾傳感器原理——原理
磁場(chǎng)中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)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(dǎo)體時(shí)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(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化,磁場(chǎng)越強(qiáng),電壓越高,磁場(chǎng)越弱,電壓越低,霍爾電壓值很小,通常只有幾個(gè)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(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用,需要用機(jī)械的方法來改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開關(guān),當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí),磁場(chǎng)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(dòng)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(diǎn)火正時(shí)傳感器?;魻栃?yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器,它要有外加電源才能工作,這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
霍爾傳感器原理——分類
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理而制成的電流和電壓傳感器。根據(jù)對(duì)霍爾電勢(shì)處理的方式不同,霍爾傳感器又可分為以下兩類:
第一類是直接將霍爾電勢(shì)做適當(dāng)放大處理以后提供給檢測(cè)儀器或控制設(shè)備,就是所謂的直接檢測(cè)式霍爾電流傳感器。這種傳感器耐壓等級(jí)高,成本低,性能穩(wěn)定,但精度受溫度變化影響大,動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性很不理想。我公司采用電路補(bǔ)償,圓滿解決以上問題。
第二類是磁場(chǎng)平衡式霍爾傳感器,它采用了單或雙霍爾元件,并工作在零磁通狀態(tài),且有以下特點(diǎn):①測(cè)量范圍寬,可測(cè)量各種電流,如直流、交流、脈沖電流等。②電氣隔離性能好。③測(cè)量精度高,線性度好。④抗外界電磁和溫度等因素的干擾能力強(qiáng)。⑤電流上升率大,響應(yīng)速度快。⑥過載能力強(qiáng)。⑦體積小,重量輕,安裝簡(jiǎn)單、方便。目前的產(chǎn)品中以磁場(chǎng)平衡式霍爾傳感器為主。
霍爾傳感器原理——特性
Ⅰ 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(cè)量;
Ⅱ 線性度好:優(yōu)于0.1%;
Ⅲ 霍爾傳感器可以測(cè)量任意波形的電流和電壓,如:直流、交流、脈沖波形等,甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)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(cè)量50Hz正弦波;
Ⅳ 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(dá)9600Vrms;
Ⅴ寬帶寬:高帶寬的電流傳感器上升時(shí)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(shí)間約500uS,帶寬約700Hz。
Ⅵ測(cè)量范圍:霍爾傳感器為系列產(chǎn)品,電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
霍爾傳感器原理——注意事項(xiàng)
在使用霍爾電流傳感器時(shí),應(yīng)注意一下幾點(diǎn):
Ⅰ 為了得到較好的動(dòng)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(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。
Ⅱ 使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈,且次級(jí)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(cè)量精度(故使用時(shí)要先接通電源和測(cè)量端M),發(fā)生這種情況時(shí),要先進(jìn)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(jí)大小的交流電流并逐漸減小其值。
Ⅲ 霍爾傳感器都具有較強(qiáng)的抗外磁場(chǎng)干擾能力,但是,為了獲得較高的測(cè)量準(zhǔn)確度,當(dāng)有較強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾時(shí),要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有:
調(diào)整模塊方向,使外磁場(chǎng)對(duì)模塊的影響最小;
在模塊上加罩一個(gè)抗磁場(chǎng)的金屬屏蔽罩。
Ⅳ 測(cè)量的最佳精度是在額定值下得到的,當(dāng)被測(cè)電流遠(yuǎn)低于額定值時(shí),要獲得最佳精度,原邊可使用多匝,但是,需要注意導(dǎo)線的空間位置(參照第一條)。
霍爾傳感器原理——應(yīng)用
霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛,在航空航天技術(shù),醫(yī)療技術(shù),交通運(yùn)輸,工業(yè)以及測(cè)量和測(cè)試等諸多領(lǐng)域都做出了重大的的貢獻(xiàn)。目前應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的就是電動(dòng)自行車領(lǐng)域。這一切都?xì)w根于霍尼韋爾的高質(zhì)量四霍爾式元件,其它高靈敏度霍爾效應(yīng)鎖存器采用的是雙霍爾或者單霍爾元件,這使得它對(duì)封裝應(yīng)力非常敏感,而四霍爾元件則使這些傳感器更加穩(wěn)定和出色。
總結(jié):霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)通過半導(dǎo)體技術(shù)制成的一種新型磁控元件,可以通過霍爾傳感器來檢測(cè)磁場(chǎng),在生活和科技當(dāng)中也想當(dāng)廣泛,有興趣的朋友可以深入了解關(guān)于霍爾傳感器的一些專業(yè)知識(shí),既可以學(xué)習(xí)新知識(shí)又可以鞏固舊知,一舉兩得呢。下面是小編整理的一些關(guān)于霍爾傳感器的一些文章,大家可以參觀學(xué)習(xí)。
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