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霍尔传感器原理

作者:何富和时间:2015-07-25来源:电子产品世界

  导读:玩电子的朋友一定都知道什么是,但你知道的工作原理是什么吗,或者说你知道为什么能够感应磁场吗,本文将带你了解霍尔传感器的工作原理。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/277790.htm

——介绍

  霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件。

  霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器是一种广泛地应用于工业自动化技术在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。

——原理

  磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。

  霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置。

  利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。

——分类

  霍尔传感器是根据霍尔效应原理而制成的电流和电压传感器。根据对霍尔电势处理的方式不同,霍尔传感器又可分为以下两类:

  第一类是直接将霍尔电势做适当放大处理以后提供给检测仪器或控制设备,就是所谓的直接检测式霍尔电流传感器。这种传感器耐压等级高,成本低,性能稳定,但精度受温度变化影响大,动态响应特性很不理想。我公司采用电路补偿,圆满解决以上问题。

  第二类是磁场平衡式霍尔传感器,它采用了单或双霍尔元件,并工作在零磁通状态,且有以下特点:①测量范围宽,可测量各种电流,如直流、交流、脉冲电流等。②电气隔离性能好。③测量精度高,线性度好。④抗外界电磁和温度等因素的干扰能力强。⑤电流上升率大,响应速度快。⑥过载能力强。⑦体积小,重量轻,安装简单、方便。目前的产品中以磁场平衡式霍尔传感器为主。

霍尔传感器原理——特性

  Ⅰ 精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的测量;

  Ⅱ 线性度好:优于0.1%;

  Ⅲ 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波;

  Ⅳ 原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离,隔离电压可达9600Vrms;

  Ⅴ宽带宽:高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是,电压传感器带宽较窄,一般在15kHz以内,6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS,带宽约700Hz。

  Ⅵ测量范围:霍尔传感器为系列产品,电流测量可达50KA,电压测量可达6400V。

霍尔传感器原理——注意事项

  在使用霍尔电流传感器时,应注意一下几点:

  Ⅰ 为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

  Ⅱ 使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

  Ⅲ 霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力,但是,为了获得较高的测量准确度,当有较强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:

  调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;

  在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

  Ⅳ 测量的最佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,但是,需要注意导线的空间位置(参照第一条)。

霍尔传感器原理——应用

  霍尔传感器的应用非常的广泛,在航空航天技术,医疗技术,交通运输,工业以及测量和测试等诸多领域都做出了重大的的贡献。目前应用领域比较活跃的就是电动自行车领域。这一切都归根于霍尼韦尔的高质量四霍尔式元件,其它高灵敏度霍尔效应锁存器采用的是双霍尔或者单霍尔元件,这使得它对封装应力非常敏感,而四霍尔元件则使这些传感器更加稳定和出色。

  总结:霍尔传感器是根据霍尔效应通过半导体技术制成的一种新型磁控元件,可以通过霍尔传感器来检测磁场,在生活和科技当中也想当广泛,有兴趣的朋友可以深入了解关于霍尔传感器的一些专业知识,既可以学习新知识又可以巩固旧知,一举两得呢。下面是小编整理的一些关于霍尔传感器的一些文章,大家可以参观学习。

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