霍爾傳感器原理

2022-04-18 09:51:45 來源: 電子產(chǎn)品世界

導(dǎo)讀：玩電子的朋友一定都知道什么是霍爾傳感器，但你知道霍爾傳感器的工作原理是什么嗎，或者說你知道霍爾傳感器為什么能夠感應(yīng)磁場嗎，本文將帶你了解霍爾傳感器的工作原理。

霍爾傳感器原理——介紹

霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它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。，這一現(xiàn)象是霍爾(A.H.Hall，1855—1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件。

霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。霍爾傳感器是一種廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。

霍爾傳感器原理——原理

磁場中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。

霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置。

利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

霍爾傳感器原理——分類

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理而制成的電流和電壓傳感器。根據(jù)對霍爾電勢處理的方式不同，霍爾傳感器又可分為以下兩類：

第一類是直接將霍爾電勢做適當(dāng)放大處理以后提供給檢測儀器或控制設(shè)備，就是所謂的直接檢測式霍爾電流傳感器。這種傳感器耐壓等級(jí)高，成本低，性能穩(wěn)定，但精度受溫度變化影響大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性很不理想。我公司采用電路補(bǔ)償，圓滿解決以上問題。

第二類是磁場平衡式霍爾傳感器，它采用了單或雙霍爾元件，并工作在零磁通狀態(tài)，且有以下特點(diǎn)：①測量范圍寬，可測量各種電流，如直流、交流、脈沖電流等。②電氣隔離性能好。③測量精度高，線性度好。④抗外界電磁和溫度等因素的干擾能力強(qiáng)。⑤電流上升率大，響應(yīng)速度快。⑥過載能力強(qiáng)。⑦體積小，重量輕，安裝簡單、方便。目前的產(chǎn)品中以磁場平衡式霍爾傳感器為主。

霍爾傳感器原理——特性

Ⅰ 精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量;

Ⅱ 線性度好：優(yōu)于0.1%;

Ⅲ 霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波;

Ⅳ 原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms;

Ⅴ寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs;但是，電壓傳感器帶寬較窄，一般在15kHz以內(nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz。

Ⅵ測量范圍：霍爾傳感器為系列產(chǎn)品，電流測量可達(dá)50KA，電壓測量可達(dá)6400V。

霍爾傳感器原理——注意事項(xiàng)

在使用霍爾電流傳感器時(shí)，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

Ⅰ 為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。

Ⅱ 使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級(jí)電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度(故使用時(shí)要先接通電源和測量端M)，發(fā)生這種情況時(shí)，要先進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通一同樣等級(jí)大小的交流電流并逐漸減小其值。

Ⅲ 霍爾傳感器都具有較強(qiáng)的抗外磁場干擾能力，但是，為了獲得較高的測量準(zhǔn)確度，當(dāng)有較強(qiáng)的磁場干擾時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：

調(diào)整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小;

在模塊上加罩一個(gè)抗磁場的金屬屏蔽罩。

Ⅳ 測量的最佳精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測電流遠(yuǎn)低于額定值時(shí)，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，但是，需要注意導(dǎo)線的空間位置(參照第一條)。

霍爾傳感器原理——應(yīng)用

霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛，在航空航天技術(shù)，醫(yī)療技術(shù)，交通運(yùn)輸，工業(yè)以及測量和測試等諸多領(lǐng)域都做出了重大的的貢獻(xiàn)。目前應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的就是電動(dòng)自行車領(lǐng)域。這一切都?xì)w根于霍尼韋爾的高質(zhì)量四霍爾式元件，其它高靈敏度霍爾效應(yīng)鎖存器采用的是雙霍爾或者單霍爾元件，這使得它對封裝應(yīng)力非常敏感，而四霍爾元件則使這些傳感器更加穩(wěn)定和出色。

總結(jié)：霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)通過半導(dǎo)體技術(shù)制成的一種新型磁控元件，可以通過霍爾傳感器來檢測磁場，在生活和科技當(dāng)中也想當(dāng)廣泛，有興趣的朋友可以深入了解關(guān)于霍爾傳感器的一些專業(yè)知識(shí)，既可以學(xué)習(xí)新知識(shí)又可以鞏固舊知，一舉兩得呢。下面是小編整理的一些關(guān)于霍爾傳感器的一些文章，大家可以參觀學(xué)習(xí)。

霍爾速度傳感器原理及算法介紹

霍爾傳感器的應(yīng)用探討

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閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理

關(guān)鍵詞：霍爾傳感器霍爾傳感器原理

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