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：2610

　　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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