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霍尔传感器工作原理霍尔传感器的优点及应用领域

发布时间：2022-04-21 14:40

作者：Ameya360

来源：网络

阅读量：2481

　　霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应是磁电效应的一种，由霍尔效应的原理可得霍尔电势的大小取决于：RH为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流 I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。

霍尔传感器工作原理霍尔传感器的优点及应用领域

　　霍尔传感器的优点

　　（1）可用于探测多种物理量，例如位置感应，速度以及运动方向的感应。

　　（2）因为是固态设备，而且没有活动部件，所以不会出现摩擦及磨损，理论上有无限寿命。

　　（3）稳固，高重复性，几乎免维护。

　　（4）不受振动，灰尘和水的影响。

　　（5）可应用于高速测量，例如大于100KHz，而电容和电感式传感器在如此高速应用时，输出信号就会变得扭曲。

　　（6）低成本。

　　（7）体积小，可用于表面贴装。

　　霍尔传感器在汽车工业上的应用

　　霍尔传感器技术在汽车工业中有着广泛的应用，包括动力、车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统。为了满足不同系统的需要，霍尔传感器有开关式、模拟式和数字式传感器三种形式。

　　霍尔传感器可以采用金属和半导体等制成，效应质量的改变取决于导体的材料，材料会直接影响流过传感器的正离子和电子。制造霍尔元件时，汽车工业通常使用三种半导体材料，即砷化镓、锑化铟以及砷化铟。最常用的半导体材料当属砷化铟。霍尔传感器的形式决定了放大电路的不同，其输出要适应所控制的装置。这个输出可能是模拟式，如加速位置传感器或节气门位置传感器，也可能是数字式。如曲轴或凸轮轴位置传感器。

　　当霍尔元件用于模拟式传感器时，这个传感器可以用于空调系统中的温度表或动力控制系统中的节气门位置传感器。霍尔元件与微分放大器连接，放大器与NPN晶体管连接。磁铁固定在旋转轴上，轴在旋转时，霍尔元件上的磁场加强。其产生的霍尔电压与磁场强度成比例。

　　当霍尔元件用于数字信号时，例如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器或车速传感器，必须首先改变电路。霍尔元件与微分放大器连接，微分放大器与施密特触发器连接。在这种配置中。传感器输出一个开或关的信号。在多数汽车电路中，霍尔传感器是电流吸收器或者使信号电路接地。要完成这项工作，需要一个NPN晶体管与施密特触发器的输出连接。磁场穿过霍尔元件，一个触发器轮上的叶片在磁场和霍尔元件之间通过。

　　霍尔传感器在出租车计价器上的应用

　　通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的信号，送到单片机，经处理计算，送给显示单元，这样便完成了里程计算。车轮每转一圈，霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数。比如，当计数达到1000次时，也就是1km，单片机就控制将金额自动增加。

　　每当霍尔传感器输出一个低电平信号时，就使单片机中断一次，当里程计数器对里程脉冲计满1000次时，就有程序将当前总额累加，使微机进入里程计数中断服务程序中。在该程序中，需要完成当前行驶里程数和总额的累加操作，并将结果存入里程和总额寄存器中。

　　霍尔电流传感器在变频器上的应用

　　在有电流流过的导线周围会感生出磁场，再用霍尔器件检测由电流感生的磁场，即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例，是一个具有乘法器功能的器件，并且可与各种逻辑电路直接接口，还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单，信号处理方便，器件本身又具有一系列的独特优点，所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。

　　在变频器中，霍尔电流传感器的主要作用是保护昂贵的大功率晶体管。由于霍尔电流传感器的响应时间短于1μs。因此，出现过载短路时，在晶体管未达到极限温度之前即可切断电源，使晶体管得到可靠的保护。

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行业新闻

知识分享：工业自动化领域常见的五种传感器

　　在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，传感器几乎必不可少。具体来讲，工业生产者需要使用各种传感器来监视、控制生产过程中的各个参数，使设备处于正常状态，如果出现故障也能被及时发现。　　01、光电传感器　　光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。　　光电传感器拥有分辨率高、响应时间短、检测距离长、对检测物体的限制少等特点。尤其值得一提的是，它可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。　　02、接近传感器　　接近传感器能以非接触式进行传感检测，所以不会进行磨损以及伤害检测对象，更无火花、噪音。由于是无接触的输出方式，所以使用寿命长，几乎对接点的寿命没有任何的影响。接近传感器与其他检测方式不同的是，它适合在水油环境下使用，检测时几乎不受检测对象的污渍和水油的影响。　　其中，接近式传感器本身只能近距离且无接触检测金属物体。测距改变式弹力杆装置最大的特点是可以使触点的感应范围范围过载。弹簧加载活塞、探针、按钮，一般是用来接触产品然后检测产品是否到位、定位准确以及核实被测产品。　　03、光纤传感器　　利用光纤研制光纤传感器始于1977年，该技术一问世即引起人们的极大兴趣，目前光纤传感器已经得到迅猛发展。因为光纤本身是电介质，而且敏感元件也可用电介质材料制作，因此光纤传感器具有良好的电绝缘性，光纤表面能承受80kV/20cm电压，尤其适用于高压的供电系统以及大容量电机的测试。　　利用光纤能构成种类繁多的传感器，故有人称光纤传感器是万能传感器。它可测量许多物理量，应用范围遍布军事、商业、民用、医学、工业控制等各个领域。需要明确的一点是，传统传感器是以机-电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。　　04、位移传感器　　位移传感器是把物体的运动位移转换成可测量的电学量一种装置。通常用于把不便于定量检测和处理的形变、振动、位移、位置、尺寸等物理量转换为易于定量检测、便于作信息传输与处理的电学量。　　位移传感器种类繁多，近几年应用领域不断扩大，越来越多的创新技术也开始被运用到传感器中。例如，基于光纤技术、时栅技术、OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术等，由于技术的进步，各种传感器性能大幅提高，成本也显著降低。　　05、霍尔效应传感器　　旋转霍尔效应传感器一般不使用任何运动部件，这种基于半导体的传感器将霍尔效应传感元件与电路相结合，以提供与旋转磁场变化相对应的模拟输出信号。有两个输出选项可供选择，即模拟或脉冲宽度调制(PWM)。　　其中，线性霍尔效应传感器测量磁场的线性运动，而不是旋转。据悉，该传感器可针对设定的输出电压进行编程，该输出电压对于给定的行进距离是成比例的。截至目前，霍尔传感器的相关技术仍在不断进步过程之中，可编程霍尔传感器、智能霍尔元件和微型霍尔传感器将具有良好的市场前景。　　未来几年，随着智能制造的加速推进，智能传感、监控、生产、监测系统、技术、设备市场需求有望进一步攀升。其中，在常见的汽车电子、通信电子、消费电子、专用电子设备内，将搭载不同类型的传感器。为更好的满足客户需求，企业也将致力于研发出更多高质量的传感器新品。

2024-07-18 09:28 阅读量：267

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