霍爾傳感器(數(shù)字傳動)

2023/1/131霍爾傳感器

本章主要學(xué)習(xí)霍爾傳感器的工作原理、霍爾集成電路的特性及其在檢測技術(shù)中的應(yīng)用，還涉及磁場測量技術(shù)。2023/1/132

霍爾傳感器19世紀(jì)后期，已發(fā)現(xiàn)在金屬中存在霍爾效應(yīng)由于其效應(yīng)很微弱，很久未被重視20世紀(jì)中葉，半導(dǎo)體科學(xué)的發(fā)展才制成實(shí)用型的元件20世紀(jì)60年代后，成為值得重視的技術(shù)工具2023/1/133第一節(jié)霍爾元件的結(jié)構(gòu)及工作原理

半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時的情況cdab2023/1/134磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時的情況

作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢也就越高?；魻栯妱軪H可用下式表示：

EH=KHIB2023/1/135霍爾效應(yīng)演示

當(dāng)磁場垂直于薄片時，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢。cdab2023/1/1362023/1/137磁場不垂直于霍爾元件時的霍爾電動勢

若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度

時，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，這時的霍爾電勢為

EH=KHIBcos

結(jié)論：霍爾電勢與輸入電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，且當(dāng)B的方向改變時，霍爾電勢的方向也隨之改變。如果所施加的磁場為交變磁場，則霍爾電勢為同頻率的交變電勢。

2023/1/138霍爾元件的主要外特性參數(shù)

最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM

上圖所示霍爾元件的線性范圍是負(fù)的多少高斯至正的多少高斯？線性區(qū)2023/1/139霍爾元件的主要外特性參數(shù)（續(xù)）

最大激勵電流IM:

由于霍爾電勢隨激勵電流增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵電流。但激勵電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢的溫漂增大，因此每種型號的元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵電流，它的數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。

以下哪一個激勵電流的數(shù)值較為妥當(dāng)？5μA0.1mA2mA80mA

2023/1/1310第二節(jié)霍爾集成電路

霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類。

線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動放大器等做在一個芯片上，輸出電壓為伏級，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501等。

線性型三端霍爾集成電路霍爾集成電路是一種磁敏傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柤呻娐芬曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。

霍爾集成電路具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。

按照霍爾集成電路的功能可將它們分為:霍爾線性集成電路和霍爾開關(guān)集成電路。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。

2023/1/1311線性型霍爾特性

右圖示出了具有雙端差動輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。當(dāng)磁場為零時，它的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場為正向（磁鋼的S極對準(zhǔn)霍爾器件的正面）時，輸出為正；磁場反向時，輸出為負(fù)。請畫出線性范圍2023/1/1312開關(guān)型霍爾集成電路

開關(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、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個芯片上。當(dāng)外加磁場強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。2023/1/1313開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門

施密特觸發(fā)電路

雙端輸入、單端輸出運(yùn)放霍爾元件.Vcc2023/1/1314開關(guān)型霍爾集成電路（OC門輸出）的接線

請按以下電路，將下一頁中的有關(guān)元件連接起來.開關(guān)型霍爾集成電路

與繼電器的接線?2023/1/1316開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性

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