霍爾傳感器應(yīng)用

1、霍爾傳感器的應(yīng)用 班級：電子131502班 姓名：李泓 學(xué)號:201315020213一、霍爾效應(yīng)、霍爾元件、霍爾傳感器（一）霍爾效應(yīng)：如圖1所示，在半導(dǎo)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(yīng)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，它們之間的關(guān)系為。圖中d 為薄片的厚度，k稱為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。上述效應(yīng)稱為霍爾效應(yīng)，它是德國物理學(xué)家霍爾于1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的。（二）霍爾元件：根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等

2、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(yīng)用。（三）霍爾傳感器：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?；魻杺鞲衅饕卜Q為霍爾集成電路，其外形較小，如圖2所示，是其中一種型號的外形圖。 二、霍爾傳感器的分類霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。（一）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。（二）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。三、霍爾傳感器的特性（一） 線性型霍爾傳感器的特性：輸出電壓與外加磁

3、場強度呈線性關(guān)系，如圖3所示，在B1B2的磁感應(yīng)強度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。（二）開關(guān)型霍爾傳感器的特性：如圖4所示，其中BOP為工作點“開”的磁感應(yīng)強度，BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應(yīng)強度。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強度超過動作點Bop時，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強度降到動作點Bop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op與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。另外還有一種“鎖鍵型”（或稱“鎖存型”）開關(guān)型霍爾傳感器，其特性如圖5所示。 當(dāng)磁感應(yīng)強度超過動作點Bop時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，而在外磁場撤消后，?/p>

4、輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強度達到BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。 四、霍爾傳感器的應(yīng)用按被檢測對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測受檢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，這個磁場是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)變成電學(xué)量來進行檢測和控制。（一）線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。例如：1電流傳感器：由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導(dǎo)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(dǎo)線中電流的大小。利用這

5、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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。2位移測量：如圖7所示，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(yīng)強度為零，這個點可作為位移的零點，當(dāng)霍爾傳感器在Z軸上作Z位移時，傳感器有一個電壓輸出，電壓大小與位移距離大小成正比。如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移距離，便可測出拉力及壓力的大小，如圖8所示，是按這一原理制成的力矩傳感器。（二）開關(guān)型霍爾

6、傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報警器、自動控制電路等。1測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)：如圖9所示，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。 如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當(dāng)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。 五、霍爾傳感器在燃?xì)鉄崴髦械膽?yīng)用（一）水流量傳感器水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)來測量磁性物理量的傳感器。其主要由銅閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、穩(wěn)流組件和霍爾傳感器

7、組成。裝在熱水器的進水端用于檢測進水流量的大小及通斷。 （二）工作原理1、在霍爾元件的正極串入負(fù)載電阻，同時通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。當(dāng)水通過渦輪開關(guān)殼推動磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生高低脈沖電平。2、霍爾元件的輸出脈沖信號頻率與磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比，根據(jù)水流量的大小啟動動燃?xì)鉄崴?。f=8.1*q-3 式中：f-脈沖信號頻率（Hz） q-水流量(Lmin)水流量傳感器3、在霍爾傳感器反饋信號給控制器后，可判斷出水流量的大小，并根據(jù)燃?xì)鉄崴鞯臋C型不同，選擇最佳的啟動流量，實現(xiàn)超低壓(002MPa以下)啟動啟動。六、

8、霍爾傳感器在洗衣機中的應(yīng)用（一）應(yīng)用背景在工業(yè)領(lǐng)域，洗衣機的滾筒容量從5千克向7或8千克發(fā)展，然而這些大容量滾筒卻仍然能夠安裝在標(biāo)準(zhǔn)寬為60厘米的標(biāo)準(zhǔn)洗衣機機殼內(nèi)，這就意味著滾筒與機殼件的間隔更窄，兩者間更易發(fā)生碰撞。因此，必須事先用該信號確定滾筒對機殼的影響以及由此引起的反作用，以測量滾筒相對于機殼的位置?；裟犴f爾公司的霍爾傳感器SL353T可用于檢測洗衣機滾筒在三個維度中與機殼的相對位置。（二）新型的3D霍爾傳感器專用集成電路（ASIC）整個測量系統(tǒng)包括：一固定在洗衣機滾筒上的磁體以及裝在機殼上的3D霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鳒y量磁場的方向及強度，從而確定磁體在三個維度中同時進行的相對運動，然后再將該信息傳輸?shù)窖b在洗衣機上的微控制器。最后，該微控制器再用此程序確定控制滾筒運動的方法。帶不平衡檢測傳感器的洗衣機，可從三個維度測量滾筒與機殼間的