磁電式傳感器第九章ppt課件

1、第九章第九章 磁電式傳感器磁電式傳感器 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 9.1 9.1 磁電感應(yīng)式傳感磁電感應(yīng)式傳感器器 9.2 9.2 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 9.3 9.3 磁敏傳感器磁敏傳感器 概述概述 磁電式傳感器機(jī)械能機(jī)械能電電 量量 電感式傳感器是把電感式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電感量被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電感量的變化，磁電式傳感的變化，磁電式傳感器通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)的變器通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)的變化測(cè)量被測(cè)量?；瘻y(cè)量被測(cè)量。磁電傳感器磁電傳感器deNd t0eBlN 由由 磁電式傳感器靈敏度：磁電式傳感器靈敏度：0eN BlvSv 0SN Bl 根據(jù)以上原理有兩種磁電感應(yīng)式傳感器：根據(jù)以上原理有兩種磁電感應(yīng)式傳感器

2、： 恒磁通式：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)部件可以是線(xiàn)恒磁通式：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)部件可以是線(xiàn)圈也可以是磁鐵。圈也可以是磁鐵。 變磁通式：線(xiàn)圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁變磁通式：線(xiàn)圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁阻、磁通變化。阻、磁通變化。 圖為開(kāi)磁路變磁通式：線(xiàn)圈、磁鐵靜止不動(dòng)，圖為開(kāi)磁路變磁通式：線(xiàn)圈、磁鐵靜止不動(dòng)， 測(cè)量齒輪測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒， 齒齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次，的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次， 線(xiàn)圈中產(chǎn)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)

3、量齒輪上齒數(shù)的乘生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪上齒數(shù)的乘積。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加積。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 圖為閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和圖為閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應(yīng)線(xiàn)圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。外齒輪、永久磁鐵和感應(yīng)線(xiàn)圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。 當(dāng)轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí)，外齒輪不動(dòng)，內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí)，外齒輪不動(dòng)，內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙

4、磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而引起內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而引起磁路中磁通的變化，使線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁路中磁通的變化，使線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 顯然，顯然， 感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。 9.1.2 9.1.2 磁電感應(yīng)式傳感器基本特性磁電感應(yīng)式傳感器基本特性當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路時(shí)，如下當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路時(shí)，如下圖，磁電傳感器的輸出電流圖，磁電傳感器的輸出電流IoIo為為 fofoRRlWvBRREI傳感器的電流靈敏度為傳感器的電流靈敏度為 fooIRRlWBvIS當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或

5、受到外界磁場(chǎng)干擾、受到機(jī)械當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場(chǎng)干擾、受到機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí)，其靈敏度將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差，其振動(dòng)或沖擊時(shí)，其靈敏度將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差，其相對(duì)誤差為相對(duì)誤差為 fIIRRdRldlBdBSdS（9-19-1） 1. 非線(xiàn)性誤差非線(xiàn)性誤差 磁電式傳感器產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差的主要原因是：由于傳感器線(xiàn)磁電式傳感器產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差的主要原因是：由于傳感器線(xiàn)圈內(nèi)有電流圈內(nèi)有電流I流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生一定的交變磁通流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生一定的交變磁通I，此交變磁通疊，此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上，使恒定的氣隙磁通變化加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上，使恒定的氣隙磁通

6、變化, 如如下圖。當(dāng)傳感器線(xiàn)圈相對(duì)于永久磁鐵磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度增大時(shí)，將下圖。當(dāng)傳感器線(xiàn)圈相對(duì)于永久磁鐵磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度增大時(shí)，將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電勢(shì)e和較大的電流和較大的電流I，由此而產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方，由此而產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方向與原工作磁場(chǎng)方向相反，減弱了工作磁場(chǎng)的作用，向與原工作磁場(chǎng)方向相反，減弱了工作磁場(chǎng)的作用， 從而使得從而使得傳感器的靈敏度隨著被測(cè)速度的增大而降低。當(dāng)線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)速度傳感器的靈敏度隨著被測(cè)速度的增大而降低。當(dāng)線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)速度與圖所示方向相反時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)與圖所示方向相反時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)e、線(xiàn)圈感應(yīng)電流反向，所產(chǎn)生、線(xiàn)圈感應(yīng)電流反向，所產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方向與工作磁場(chǎng)同向，從

7、而增大了傳感器的靈敏度。的附加磁場(chǎng)方向與工作磁場(chǎng)同向，從而增大了傳感器的靈敏度。 其結(jié)果是線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度方向不同時(shí)，傳感器的靈敏度具有不同的其結(jié)果是線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度方向不同時(shí)，傳感器的靈敏度具有不同的數(shù)值，使傳感器輸出基波能量降低，諧波能量增加數(shù)值，使傳感器輸出基波能量降低，諧波能量增加, 即這種非線(xiàn)即這種非線(xiàn)性特性同時(shí)伴隨著傳感器輸出的諧波失真。性特性同時(shí)伴隨著傳感器輸出的諧波失真。 顯然，傳感器靈敏顯然，傳感器靈敏度越高，線(xiàn)圈中電流越大，這種非線(xiàn)性越嚴(yán)重。度越高，線(xiàn)圈中電流越大，這種非線(xiàn)性越嚴(yán)重。 傳感器電流的磁場(chǎng)效應(yīng)傳感器電流的磁場(chǎng)效應(yīng) 2. 溫度誤差溫度誤差 當(dāng)溫度變化時(shí)，式當(dāng)溫度變化時(shí)，式

8、9-1中右邊三項(xiàng)都不為零，對(duì)銅線(xiàn)而中右邊三項(xiàng)都不為零，對(duì)銅線(xiàn)而言每攝氏度變化量為言每攝氏度變化量為dl/l0.16710-4, dR/R0.4310-2，dB/B每攝氏度的變化量決定于永久磁鐵的磁性材料。對(duì)鋁鎳鈷永久每攝氏度的變化量決定于永久磁鐵的磁性材料。對(duì)鋁鎳鈷永久磁合金，磁合金，dB/B-0.0210-2，這樣由式，這樣由式9-1可得近似值如下：可得近似值如下： Ct10%5 . 4這一數(shù)值是很可觀(guān)的，所以需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。補(bǔ)償通常采用這一數(shù)值是很可觀(guān)的，所以需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。補(bǔ)償通常采用熱磁分流器。熱磁分流器由具有很大負(fù)溫度系數(shù)的特殊磁性材熱磁分流器。熱磁分流器由具有很大負(fù)溫度系數(shù)的特

9、殊磁性材料做成。料做成。 它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分。它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分。 當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)， 熱磁分流器的磁導(dǎo)率顯著下降，經(jīng)它分流掉的熱磁分流器的磁導(dǎo)率顯著下降，經(jīng)它分流掉的磁通占總磁通的比例較正常工作溫度下顯著降低，從而保持空磁通占總磁通的比例較正常工作溫度下顯著降低，從而保持空氣隙的工作磁通不隨溫度變化，維持傳感器靈敏度為常數(shù)。氣隙的工作磁通不隨溫度變化，維持傳感器靈敏度為常數(shù)。 磁電感應(yīng)式傳感磁電感應(yīng)式傳感器通常用來(lái)做機(jī)器通常用來(lái)做機(jī)械振動(dòng)測(cè)量。振械振動(dòng)測(cè)量。振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)大動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)大體分兩種：體分兩種： 動(dòng)鋼型線(xiàn)動(dòng)鋼型線(xiàn)圈

10、與殼體固定）圈與殼體固定） 動(dòng)圈型永動(dòng)圈型永久磁鐵與殼固定）久磁鐵與殼固定）動(dòng)圈型動(dòng)圈型動(dòng)鋼型動(dòng)鋼型n 信號(hào)輸出測(cè)量電路信號(hào)輸出測(cè)量電路 n 直接輸出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量速度；直接輸出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量速度； n 接入積分電路測(cè)量位移；接入積分電路測(cè)量位移； n 接入微分電路測(cè)量加速度。接入微分電路測(cè)量加速度。 esvxvtdvadtv 磁電式扭距傳感器：磁電式扭距傳感器： v 當(dāng)扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時(shí)，兩個(gè)磁電傳當(dāng)扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時(shí)，兩個(gè)磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓感器輸出的感應(yīng)電壓u1u1、u2u2存在相位差，存在相位差，相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比，傳感器可以相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比，傳感器可以將扭距引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換

11、成相位差的電信將扭距引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào)。號(hào)。轉(zhuǎn)軸測(cè)量電路測(cè)量電路磁電傳感器磁電傳感器1 1磁電傳感器磁電傳感器2 2齒型轉(zhuǎn)盤(pán)齒型轉(zhuǎn)盤(pán)u1u1u2u2u u 磁電式振動(dòng)傳感器的特點(diǎn)：磁電式振動(dòng)傳感器的特點(diǎn)： 磁電式振動(dòng)傳感器是慣性式傳感器，不需要靜止磁電式振動(dòng)傳感器是慣性式傳感器，不需要靜止的基準(zhǔn)參考，可直接裝在被測(cè)體上。的基準(zhǔn)參考，可直接裝在被測(cè)體上。 傳感器是發(fā)電型傳感器，工作時(shí)可不加電壓，直傳感器是發(fā)電型傳感器，工作時(shí)可不加電壓，直接將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。接將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。 速度傳感器的輸出電壓正比于速度信號(hào)，便于直速度傳感器的輸出電壓正比于速度信號(hào)，便于直接放大。

12、接放大。 輸出阻抗低幾十幾千歐，對(duì)后置電路要求低，輸出阻抗低幾十幾千歐，對(duì)后置電路要求低，干擾小。干擾小。 航空，發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)；航空，發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)； 兵器，坦克、火炮發(fā)射的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間影響第二次兵器，坦克、火炮發(fā)射的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間影響第二次發(fā)射；發(fā)射； 民用，機(jī)床、車(chē)輛、建筑、橋梁、大壩振動(dòng)監(jiān)測(cè)。民用，機(jī)床、車(chē)輛、建筑、橋梁、大壩振動(dòng)監(jiān)測(cè)。9.2 9.2 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 實(shí)際應(yīng)用中磁敏元件主要用于檢測(cè)磁場(chǎng)，而與人們相關(guān)的磁場(chǎng)范圍很寬，一般的磁敏傳感器檢測(cè)的最低磁場(chǎng)只能到 高斯。 磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)源的分布磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)源的分布610測(cè)磁的方法：測(cè)磁的方法： 利用電磁感應(yīng)

13、作用的傳感器強(qiáng)磁場(chǎng)如：利用電磁感應(yīng)作用的傳感器強(qiáng)磁場(chǎng)如： 磁頭、機(jī)電設(shè)備、測(cè)轉(zhuǎn)速、磁性標(biāo)定、差磁頭、機(jī)電設(shè)備、測(cè)轉(zhuǎn)速、磁性標(biāo)定、差動(dòng)變壓器；動(dòng)變壓器； 利用磁敏電阻、磁敏二極管、霍爾元件測(cè)利用磁敏電阻、磁敏二極管、霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)；量磁場(chǎng)； 利用磁作用傳感器，磁針、表頭、繼電器；利用磁作用傳感器，磁針、表頭、繼電器； 利用超導(dǎo)效應(yīng)傳感器；利用超導(dǎo)效應(yīng)傳感器； 利用核磁共振的傳感器，有光激型、質(zhì)子利用核磁共振的傳感器，有光激型、質(zhì)子型。型。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，磁敏傳感器正向薄隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，磁敏傳感器正向薄膜化，微型化和集成化方向發(fā)展。膜化，微型化和集成化方向發(fā)展。概述概述磁敏傳感器磁

14、學(xué)量磁學(xué)量電信號(hào)電信號(hào)18781878年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效應(yīng)，因?yàn)樘鯖](méi)有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)，因?yàn)樘鯖](méi)有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)非常明顯，并且體積人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)非常明顯，并且體積小有利于集成化?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)。小有利于集成化?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)。把一個(gè)導(dǎo)體半導(dǎo)體薄片兩端通以電流把一個(gè)導(dǎo)體半導(dǎo)體薄片兩端通以電流I I，在垂，在垂直方向施加磁感強(qiáng)度直方向施加磁感強(qiáng)度B B的磁場(chǎng)，在薄片的另外兩側(cè)會(huì)的磁場(chǎng)，在薄片的另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流產(chǎn)生一個(gè)與控制電

15、流I I和磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度B B的乘積成比例的電的乘積成比例的電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì) 。 或通電的導(dǎo)體半導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，電流或通電的導(dǎo)體半導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，電流I I與磁與磁場(chǎng)場(chǎng)B B方向垂直，在導(dǎo)體另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向垂直，在導(dǎo)體另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)。 HU霍霍爾爾效效應(yīng)應(yīng)演演示示 當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，發(fā)生偏移，在半當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，發(fā)生偏移，在半導(dǎo)體第二垂直方向端面之間建立起霍爾電勢(shì)。導(dǎo)體第二垂直方向端面之間建立起霍爾電勢(shì)。在磁場(chǎng)作用下導(dǎo)體中的自由電子做定向運(yùn)動(dòng)。在磁場(chǎng)作用下導(dǎo)體中的自由電子做定向運(yùn)

16、動(dòng)。 每個(gè)電子受洛侖茲力作用被推向?qū)w的另一每個(gè)電子受洛侖茲力作用被推向?qū)w的另一側(cè)：側(cè)： LFq B霍爾電場(chǎng)作用于電子的力霍爾電場(chǎng)作用于電子的力HHFqE霍爾電場(chǎng)霍爾電場(chǎng)HHUEb當(dāng)兩作用力相等時(shí)電荷不再當(dāng)兩作用力相等時(shí)電荷不再 向兩邊積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡：向兩邊積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡：HLFFHqEq B霍爾電勢(shì)：霍爾電勢(shì)：HUvBb通過(guò)半導(dǎo)體薄片的電流通過(guò)半導(dǎo)體薄片的電流I I與下列因素有關(guān)：與下列因素有關(guān)： 載流子濃度載流子濃度n n，電子運(yùn)動(dòng)速度，電子運(yùn)動(dòng)速度v v，導(dǎo)體薄片橫截面積，導(dǎo)體薄片橫截面積 b b* *d d， q q 為電子電荷量。為電子電荷量。Inq bd 代入后：代入后：HH

17、HIBIBUBbRKIBnqdd 1HRnq 與材料有關(guān)與材料有關(guān)霍爾常數(shù)霍爾常數(shù)霍爾電勢(shì)與電霍爾電勢(shì)與電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度流和磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積成正比的乘積成正比HHRKd與薄片尺寸有關(guān)與薄片尺寸有關(guān)霍爾靈敏霍爾靈敏度度式中：式中：電阻率、電阻率、nn電子濃度電子濃度 電子遷移率電子遷移率=/E =/E 單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下載流子運(yùn)動(dòng)速度。單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下載流子運(yùn)動(dòng)速度。磁場(chǎng)不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì) 若磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直于霍爾元件，而是與其法不垂直于霍爾元件，而是與其法線(xiàn)成某一角度線(xiàn)成某一角度 時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件

18、上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線(xiàn)方向與薄片垂直的方向的分磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線(xiàn)方向與薄片垂直的方向的分量，即量，即Bcos，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為 UH=KHIBcos 結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流I I、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度B B成正成正比，且當(dāng)比，且當(dāng)B B的方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改變。的方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改變。如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。的交變電勢(shì)。 HHRKd1HRnq HHUKIB討論：討論： 任何材料在一定條件下都能產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，但任何材料在一定條件下都能產(chǎn)生

19、霍爾電勢(shì)，但不是都可不是都可 以制造霍爾元件以制造霍爾元件; ; 絕緣材料電阻率絕緣材料電阻率很大，電子遷移率很大，電子遷移率很小，很小，不適用；不適用； 金屬材料電子濃度金屬材料電子濃度n n很高，很高，RHRH很小，很小，UHUH很小很小; ; 半導(dǎo)體材料電阻率半導(dǎo)體材料電阻率較大較大 RHRH大，非常適于做霍大，非常適于做霍爾元件，半導(dǎo)體中電子遷移率一般大于空穴的遷爾元件，半導(dǎo)體中電子遷移率一般大于空穴的遷移率，所以霍爾元件多采用移率，所以霍爾元件多采用 N N 型半導(dǎo)體多電型半導(dǎo)體多電子）子）; ; 由上式可見(jiàn)，厚度由上式可見(jiàn)，厚度d d越小，霍爾靈敏度越小，霍爾靈敏度 KH KH 越

20、大，越大， 所以霍爾元件做的較薄，通常近似所以霍爾元件做的較薄，通常近似1 1微米微米(d1m) (d1m) 。9.2.2 9.2.2 霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)與基本測(cè)量電霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)與基本測(cè)量電路路1. 1. 霍爾元件基本結(jié)構(gòu)霍爾元件基本結(jié)構(gòu) 霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它是由霍爾片、四根引線(xiàn)和殼體組霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它是由霍爾片、四根引線(xiàn)和殼體組成的，成的， 如圖如圖a a所示。所示。 霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片，霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片， 引出四根引線(xiàn)：引出四根引線(xiàn)： 1 1、 11兩根引線(xiàn)加激勵(lì)電壓或電流，稱(chēng)激勵(lì)電兩根引線(xiàn)加激勵(lì)電壓或電流，稱(chēng)激勵(lì)電極控制電極）；極控制電極）；

21、2 2、 22引線(xiàn)為霍爾輸出引線(xiàn)，引線(xiàn)為霍爾輸出引線(xiàn)， 稱(chēng)霍爾電極。稱(chēng)霍爾電極。 霍爾元件的殼體是用非導(dǎo)磁金屬、霍爾元件的殼體是用非導(dǎo)磁金屬、 陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝的。陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝的。 在在電路中，電路中， 霍爾元件一般可用兩種符號(hào)表示，霍爾元件一般可用兩種符號(hào)表示， 如圖如圖b b所示。所示。 國(guó)產(chǎn)霍爾元件別號(hào)的命名方法如下：國(guó)產(chǎn)霍爾元件別號(hào)的命名方法如下：常見(jiàn)的國(guó)產(chǎn)霍爾元件型號(hào)有常見(jiàn)的國(guó)產(chǎn)霍爾元件型號(hào)有HZ1HZ1、HZ2HZ2、HZ3HZ3、HT1HT1、HT2HT2、HS1HS1等。等。 霍爾晶體的外形為矩形薄片有四根引線(xiàn)，霍爾晶體的外形為矩形薄片有四根引線(xiàn)， 兩端加激勵(lì)，兩端為輸

22、出，兩端加激勵(lì)，兩端為輸出，RLRL為負(fù)載電為負(fù)載電阻阻 ； 電源電源E E通過(guò)通過(guò)R R控制激勵(lì)電流控制激勵(lì)電流I I； B B 磁場(chǎng)與元件面垂直向里）磁場(chǎng)與元件面垂直向里） 實(shí)測(cè)中可把實(shí)測(cè)中可把I I* *B B作輸入，作輸入， 也可把也可把I I或或B B單獨(dú)做輸入；單獨(dú)做輸入； 通過(guò)霍爾電勢(shì)輸出測(cè)量結(jié)果。通過(guò)霍爾電勢(shì)輸出測(cè)量結(jié)果。 輸出輸出UoUo與與I I或或B B成正比關(guān)系，或與成正比關(guān)系，或與I I* *B B成正比成正比關(guān)系。關(guān)系。 霍爾元件的轉(zhuǎn)換效率較低，實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得霍爾元件的轉(zhuǎn)換效率較低，實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得較大的霍爾電壓，可將幾個(gè)霍爾元件的輸出串聯(lián)起來(lái)，較大的霍爾

23、電壓，可將幾個(gè)霍爾元件的輸出串聯(lián)起來(lái)，如下圖，在這種連接方法中，激勵(lì)電流極應(yīng)該是并聯(lián)如下圖，在這種連接方法中，激勵(lì)電流極應(yīng)該是并聯(lián)的，如果將其接成串聯(lián)，霍爾元件將不能正常工作，的，如果將其接成串聯(lián)，霍爾元件將不能正常工作，雖然霍爾元件的串聯(lián)可以增加輸出電壓，但其輸出電雖然霍爾元件的串聯(lián)可以增加輸出電壓，但其輸出電阻也將增大。阻也將增大。9.2.3 9.2.3 霍爾元件的主要技術(shù)參數(shù)霍爾元件的主要技術(shù)參數(shù)(1) (1) 額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流 當(dāng)霍爾元件自身溫升當(dāng)霍爾元件自身溫升1010時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)電流稱(chēng)為額定激勵(lì)電流。電流稱(chēng)為額定激勵(lì)電流。

24、 以元件允許最大溫升為以元件允許最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱(chēng)為最大允許激勵(lì)電流。限制所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱(chēng)為最大允許激勵(lì)電流。因霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增加而線(xiàn)性增加，所以使因霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增加而線(xiàn)性增加，所以使用中希望選用盡可能大的激勵(lì)電流，因而需要知用中希望選用盡可能大的激勵(lì)電流，因而需要知道元件的最大允許激勵(lì)電流。改善霍爾元件的散道元件的最大允許激勵(lì)電流。改善霍爾元件的散熱條件，可以使激勵(lì)電流增加。熱條件，可以使激勵(lì)電流增加。 (2） 輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 激勵(lì)電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻。霍爾電極輸激勵(lì)電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻?；魻栯姌O輸出電勢(shì)對(duì)電路外部來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓

25、源，其電源內(nèi)出電勢(shì)對(duì)電路外部來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電源內(nèi)阻即為輸出電阻。阻即為輸出電阻。 以上電阻值是在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，以上電阻值是在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，且環(huán)境溫度在且環(huán)境溫度在205時(shí)所確定的。時(shí)所確定的。 (3） 不等位電勢(shì)和不等位電阻不等位電勢(shì)和不等位電阻 當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I時(shí)，若元件所處位置磁時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，感應(yīng)強(qiáng)度為零， 則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱(chēng)為不等位電勢(shì)。為零。這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱(chēng)為不等位電勢(shì)。 產(chǎn)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有：生這一現(xiàn)象的原因有： 霍爾電極安裝位置不對(duì)稱(chēng)

26、或不在同一等電位面霍爾電極安裝位置不對(duì)稱(chēng)或不在同一等電位面上；上； 半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；幾何尺寸不均勻； 激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。 (4） 寄生直流電勢(shì)寄生直流電勢(shì) 在外加磁場(chǎng)為零、霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí)，霍爾在外加磁場(chǎng)為零、霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí)，霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外，還有一直流電勢(shì)，電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外，還有一直流電勢(shì)，稱(chēng)為寄生直流電勢(shì)。稱(chēng)為寄生直流電勢(shì)。 其產(chǎn)生的原因有：其產(chǎn)生的原因有： 激勵(lì)電極與霍爾電極接觸不良，激勵(lì)電極與霍爾電極接觸不良

27、， 形成非歐姆接形成非歐姆接觸，觸， 造成整流效果；造成整流效果； 兩個(gè)霍爾電極大小不對(duì)稱(chēng)，則兩個(gè)電極點(diǎn)的熱兩個(gè)霍爾電極大小不對(duì)稱(chēng)，則兩個(gè)電極點(diǎn)的熱容不同，容不同， 散熱狀態(tài)不同而形成極間溫差電勢(shì)。散熱狀態(tài)不同而形成極間溫差電勢(shì)。 寄生直流電勢(shì)一般在寄生直流電勢(shì)一般在1mV以下，它是影響霍爾片以下，它是影響霍爾片溫漂的原因之一。溫漂的原因之一。 9.2.4 9.2.4 測(cè)量誤差及誤差的補(bǔ)償測(cè)量誤差及誤差的補(bǔ)償 1. 霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償 不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至超過(guò)不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至超過(guò)霍爾電勢(shì)，霍爾電勢(shì)， 而實(shí)用中要消

28、除不等位電勢(shì)是極其困難的，因而必而實(shí)用中要消除不等位電勢(shì)是極其困難的，因而必須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。分析不等位電?shì)時(shí)，可以把霍爾元件等效須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。分析不等位電?shì)時(shí)，可以把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，為一個(gè)電橋， 用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。 不等位電勢(shì)的補(bǔ)償：不等位電勢(shì)的補(bǔ)償： 分析不等位電勢(shì)時(shí)可把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，不等位電壓分析不等位電勢(shì)時(shí)可把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，不等位電壓相當(dāng)于橋路初始有不平衡輸出相當(dāng)于橋路初始有不平衡輸出U00U00，可在電阻大的橋臂上并，可在電阻大的橋臂上并聯(lián)電阻。聯(lián)電阻。2.2.溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償 霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成

29、的，因此它們的霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、爾元件的載流子濃度、 遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)都遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。 為了減小霍爾元件的溫度誤差，為了減小霍爾元件的溫度誤差， 除選用溫度系數(shù)除選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外，由小的元件或采用恒溫措施外，由UH=KHIBUH=KHIB可看出：采用可看出：采用恒流源供電是個(gè)有效措施，可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定。但恒流源供電是個(gè)有效措施，可以使霍爾電

30、勢(shì)穩(wěn)定。但也只能是減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵(lì)也只能是減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵(lì)電流電流I I的變化的影響。的變化的影響。 霍爾元件的靈敏系數(shù)霍爾元件的靈敏系數(shù)KH也是溫度的函數(shù)，它隨溫也是溫度的函數(shù)，它隨溫度變化將引起霍爾電勢(shì)的變化?；魻栐撵`敏度系度變化將引起霍爾電勢(shì)的變化?；魻栐撵`敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系可寫(xiě)成數(shù)與溫度的關(guān)系可寫(xiě)成 KH=KH0(1+T) 大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)是正值，它們的霍是正值，它們的霍爾電勢(shì)隨溫度升高而增加爾電勢(shì)隨溫度升高而增加TT倍。倍。 但如果同時(shí)讓激但如果同時(shí)讓激勵(lì)電流勵(lì)電流IsIs相應(yīng)地減小，相應(yīng)地減小，

31、并能保持并能保持KH Is KH Is 乘積不變，乘積不變，也就抵消了靈敏系數(shù)也就抵消了靈敏系數(shù)KHKH增加的影響。增加的影響。 電路中電路中IsIs為恒流源，分流電阻為恒流源，分流電阻RpRp與霍爾元件的與霍爾元件的激勵(lì)電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升激勵(lì)電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻高而增加時(shí)，旁路分流電阻RpRp自動(dòng)地增大分流，減自動(dòng)地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流小了霍爾元件的激勵(lì)電流IHIH，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?霍爾集成電路可分為線(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)?；魻柤呻娐房煞譃榫€(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)。 線(xiàn)性型集成電路是將霍爾

32、元件和恒流源、線(xiàn)性差線(xiàn)性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線(xiàn)性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線(xiàn)性型霍爾器件接使用霍爾元件方便得多。較典型的線(xiàn)性型霍爾器件如如UGN3501UGN3501等。等。 線(xiàn)性型三端線(xiàn)性型三端 霍爾集成電路霍爾集成電路9.2.5 9.2.5 霍爾集成傳感器霍爾集成傳感器線(xiàn)性型霍爾特性線(xiàn)性型霍爾特性 右圖示出了具有雙右圖示出了具有雙端差動(dòng)輸出特性的線(xiàn)性端差動(dòng)輸出特性的線(xiàn)性霍爾器件的輸出特性曲霍爾器件的輸出特性曲線(xiàn)。當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它線(xiàn)。當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)?shù)妮敵鲭妷旱?/p>

33、于零；當(dāng)感受的磁場(chǎng)為正向磁感受的磁場(chǎng)為正向磁鋼的鋼的S S極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件的正面時(shí)，的正面時(shí)， 輸出為輸出為正；磁場(chǎng)反向時(shí)，輸出正；磁場(chǎng)反向時(shí)，輸出為負(fù)。為負(fù)。 請(qǐng)畫(huà)出線(xiàn)性范圍請(qǐng)畫(huà)出線(xiàn)性范圍開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路 開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門(mén)集門(mén)集電極開(kāi)路輸出門(mén)等電路做在同一個(gè)芯片上。電極開(kāi)路輸出門(mén)等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)門(mén)由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)?/p>

34、低電平；當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)重新變門(mén)重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍為高阻態(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍爾器件如爾器件如UGN3020等。等。開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路的外形及內(nèi)部電路OCOC門(mén)門(mén) 施密特施密特 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 雙端輸入、雙端輸入、 單端輸出運(yùn)放單端輸出運(yùn)放霍爾霍爾 元件元件. .VccVcc開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性 回差越回差越大，抗振動(dòng)大，抗振動(dòng)干擾能力就干擾能力就越強(qiáng)。越強(qiáng)。9.2.6 9.2.6 霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾傳感器的應(yīng)用 霍爾電勢(shì)是關(guān)于

35、霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、 三個(gè)變?nèi)齻€(gè)變量的函數(shù)，即量的函數(shù)，即 EH=KHIBcos 。利用。利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。得霍爾傳感器有許多用途?；魻杺鞲衅饔糜跍y(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度 霍爾元件霍爾元件測(cè)量鐵心測(cè)量鐵心 氣隙的氣隙的B值值霍爾轉(zhuǎn)速表霍爾轉(zhuǎn)速表 在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線(xiàn)性型霍爾器件及

36、磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路齒輪，將線(xiàn)性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速?；魻栟D(zhuǎn)速表原理霍爾轉(zhuǎn)速表原理 當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低電平。的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低

37、電平?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置ABS中的應(yīng)用中的應(yīng)用 若汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)車(chē)輪被抱死，將產(chǎn)生若汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)車(chē)輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車(chē)力的大小。動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車(chē)力的大小。帶有微帶有微型磁鐵型磁鐵的霍爾的霍爾傳感器傳感器鋼質(zhì)鋼質(zhì)霍爾霍爾霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置 采用霍爾式無(wú)采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服汽車(chē)能較好地克服汽車(chē)合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)

38、。足等缺點(diǎn)。 汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈高壓輸出高壓輸出接頭接頭12V低壓電源低壓電源輸入接頭輸入接頭霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置工作原理霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置工作原理 采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)確、高速時(shí)動(dòng)力足?；饡r(shí)間準(zhǔn)確、高速時(shí)動(dòng)力足。桑塔納汽車(chē)霍爾式分電器示意圖桑塔納汽車(chē)霍爾式分電器示意圖 1-1-觸發(fā)器葉片觸發(fā)器葉片 2-2-槽口槽口 3-3-分電器轉(zhuǎn)軸分電器轉(zhuǎn)軸 4-4-永久磁鐵永久磁鐵 5-5-霍爾集成電路霍爾集成電路PNPPNP型霍爾型霍爾ICIC） a a帶缺口的觸發(fā)器葉片帶缺口的觸發(fā)器葉片 b b觸發(fā)器葉片與永久磁

39、鐵及霍爾集觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系成電路之間的安裝關(guān)系 c c葉片位置與點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系葉片位置與點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系 霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置(續(xù)）續(xù)） 當(dāng)葉片遮擋在霍爾當(dāng)葉片遮擋在霍爾ICIC面前時(shí)，面前時(shí)，PNPPNP型霍爾型霍爾ICIC的輸出為低電平，晶體管功率開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通的輸出為低電平，晶體管功率開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點(diǎn)火線(xiàn)圈低壓側(cè)有較大電流通過(guò)，并以狀態(tài)，點(diǎn)火線(xiàn)圈低壓側(cè)有較大電流通過(guò)，并以磁場(chǎng)能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線(xiàn)圈的鐵芯中。磁場(chǎng)能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線(xiàn)圈的鐵芯中。 當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾IC面前時(shí)，霍爾面前時(shí)，霍爾IC輸輸出

40、跳變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反相變?yōu)榈碗娖?，達(dá)林頓出跳變?yōu)楦唠娖剑?jīng)反相變?yōu)榈碗娖?，達(dá)林頓管截止，切斷點(diǎn)火線(xiàn)圈的低壓側(cè)電流。由于沒(méi)管截止，切斷點(diǎn)火線(xiàn)圈的低壓側(cè)電流。由于沒(méi)有續(xù)流元件，所以存儲(chǔ)在點(diǎn)火線(xiàn)圈鐵心中的磁有續(xù)流元件，所以存儲(chǔ)在點(diǎn)火線(xiàn)圈鐵心中的磁場(chǎng)能量在高壓側(cè)感應(yīng)出場(chǎng)能量在高壓側(cè)感應(yīng)出3050kV的高電壓。的高電壓。 霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾了換向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、相對(duì)位置，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線(xiàn)路，從而控整形后觸發(fā)電子線(xiàn)路，從而控制

41、電樞電流的換向，維持電動(dòng)制電樞電流的換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問(wèn)題，所以它在錄像機(jī)、問(wèn)題，所以它在錄像機(jī)、CDCD唱唱機(jī)、光驅(qū)等家用電器中得到越機(jī)、光驅(qū)等家用電器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 普通直流電動(dòng)機(jī)使用普通直流電動(dòng)機(jī)使用的電刷和換向器的電刷和換向器霍爾式接近開(kāi)關(guān)霍爾式接近開(kāi)關(guān) 當(dāng)磁鐵的有效磁極接當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作?；艋魻柺浇咏_(kāi)關(guān)動(dòng)作。霍爾接近開(kāi)關(guān)一般還配一塊爾接近開(kāi)關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。釹鐵硼磁鐵?；魻柺浇咏_(kāi)關(guān)霍爾式接近開(kāi)關(guān) 用霍爾用霍爾ICIC完成接近開(kāi)關(guān)的功完成接近開(kāi)關(guān)的功能，但是它只能用于鐵磁材料的能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測(cè)，并且還需要建立一個(gè)較強(qiáng)檢測(cè)，并且還需要建立一個(gè)較強(qiáng)的閉合磁場(chǎng)。的閉合磁場(chǎng)。 在右圖中，當(dāng)磁鐵在右圖中，當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開(kāi)關(guān)幾毫米霍爾接近開(kāi)關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾時(shí)，霍爾ICIC的輸出由的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)驅(qū)動(dòng)電路使繼電器經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使繼電器吸合或