霍爾式傳感器的特性：淺析霍爾傳感器的特性與參數(shù)

霍爾傳感器是全球排名第三的傳感器產(chǎn)品，它被廣泛應(yīng)用到工業(yè)、汽車業(yè)、電腦、手機以及新興消費電子領(lǐng)域，未來幾年，隨著越來越多的汽車電子和工業(yè)設(shè)計企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國，霍爾傳感器在中國市場的年銷售額將保持20%到30%的高速增長，與此同時，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善中，可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的市場前景。
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面，通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)，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。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小
許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機和雨刮器電機在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流，使機械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號，采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象?；魻柶骷ㄟ^檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?，可用于監(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化，例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現(xiàn)自動檢測，目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境，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。
霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的磁場傳感器，它的主要特性參數(shù)有以下幾類。
(1)輸入電阻R
霍爾傳感器元件兩激勵電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐，視不同型號的元件而定，溫度升高，輸入電阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起霍爾傳感器電勢變化。為了減少這種影響，最好采用恒流源作為激勵源。
(2)輸出電阻R
兩個霍爾傳感器電勢輸出端之間的電阻稱為輸出電阻，它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級。它也隨溫度改變順改變。選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻易與之匹配，可以使由溫度引起的程水電勢的漂移減至最小。
(3)最大激勵電流I---霍爾傳感器參數(shù)
由于霍爾傳感器電勢隨激勵電流的增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵電流1M但激勵電流增大，程爾元件的功耗增大，元件的溫皮升高，從而引起霍爾傳感器屯勢的溫漂增大，因此每種型號的幾件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵電流，它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。
(4)靈敏度K
靈敏度KH=EH/IB，它的數(shù)值約為10MV(MA.T)左右。
(5)最大磁感應(yīng)強度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應(yīng)強度超過BM時，霍爾傳感器電勢的非線性誤差將明顯增大，特斯撿(T)成幾千高斯(Gs)(1Gs=104T)。
(6)個等位電勢
在額定激勵電流F，當(dāng)外加磁場為零時它是由于4個屯極的幾何尺寸不對稱引起的誤差。
(7)霍爾傳感器屯勢溫度系數(shù)
6M的數(shù)值一般為零點刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢，使用時多采用電橋法來補償不等位電勢引起日在一定磁感應(yīng)強度和激勵電流的作用下，溫度每變化1攝氏度時，霍爾傳感器電勢變化的百分?jǐn)?shù)弱為霍爾傳感器電勢溫度系數(shù)，它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。
目前霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器；再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標(biāo)移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道，霍爾傳感器來發(fā)展的趨勢也是會越來越好的。

霍爾式傳感器的特性：霍爾傳感器

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霍爾傳感器
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霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(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)比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
中文名
霍爾傳感器
外文名
Hall sensor
分    類
線型霍爾傳感器
工作原理
霍爾效應(yīng)
用    途
力測量
子    類
霍爾電流傳感器
目錄
1
原理
2
工作原理
3
霍爾效應(yīng)
4
元件
5
分類
?
開關(guān)型
?
鎖鍵型
?
線性型
6
優(yōu)點
7
用途
?
位移測量
?
力測量
?
角速度測量
?
線速度測量
8
注意事項
9
應(yīng)用
霍爾傳感器原理
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由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢的大小取決于：Rh為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān)；I為霍爾元件的偏置電流；B為磁場強度；d為半導(dǎo)體材料的厚度。對于一個給定的霍爾器件，當(dāng)偏置電流 I 固定時，UH將完全取決于被測的磁場強度B。
霍爾效應(yīng)
一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流 I 的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會產(chǎn)生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出；若精度要求高，則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的鍍膜合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。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。
霍爾傳感器工作原理
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磁場中有一個霍爾半導(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?；魻栯妷弘S磁場強度的變化而變化，磁場越強，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的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應(yīng)強度。下圖1所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動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，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火正時傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況?；魻栃?yīng)傳感器
圖1
1-霍爾半導(dǎo)體元件 2-永久磁鐵 3-擋隔磁力線的葉片
霍爾傳感器霍爾效應(yīng)
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霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖2所示的半導(dǎo)體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，
[1]
圖2
當(dāng)載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到平衡，故有⑴其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設(shè)試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則⑵由⑴、⑵兩式可得⑶即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應(yīng)強弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）
霍爾傳感器元件
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霍爾傳感器
根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。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。
霍爾傳感器分類
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霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。（一）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。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。（二）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。線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。
霍爾傳感器開關(guān)型
如圖4所示，其中Bnp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Bnp時，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強度降到動作點Bnp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?。Bnp與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。
霍爾傳感器鎖鍵型
如圖5所示，當(dāng)磁感應(yīng)強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌龀废?，其輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強度達(dá)到BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。
霍爾傳感器線性型
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如圖3所示，可見，在B1～B2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)。
開環(huán)式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。閉環(huán)式電流傳感器磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。
霍爾傳感器優(yōu)點
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xrdt霍爾傳感器
1、 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；2、 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；3、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；4、線性度好：優(yōu)于0.1%；5、寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時間可小于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間約500uS，帶寬約700Hz。6、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?；魻栯娏鱾鞲衅魇褂脮r，需遵循以下注意事項：1、為了得到較好的動態(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。2、使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級電路沒有接通電源|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（故使用時要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時，要先進行退磁處理。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大小的交流電流并逐漸減小其值。3、霍爾傳感器都具有較強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)有較強的磁場干擾時，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?。辉谀K上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩。4、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，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）。
霍爾傳感器用途
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霍爾器件具有許多優(yōu)點，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?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)－55℃～150℃。按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測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，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、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)變成電量來進行檢測和控制。
霍爾傳感器位移測量
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，電壓大小與位移大小成正比。
霍爾傳感器力測量
如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，按這一原理可制成的力傳感器。
霍爾傳感器角速度測量
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。
霍爾傳感器線速度測量
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。
霍爾傳感器注意事項
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霍爾傳感器
（1）電流傳感器必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當(dāng)選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補償式），一般情況下，2倍的過載電流持續(xù)時間不得超過1分鐘。（2）電壓傳感器必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續(xù)時間不得超過1分鐘。（3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測電流高于電流傳感器的額定值時，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測電壓高于電壓傳感器的額定值時，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。當(dāng)被測電流低于額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。（4）絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下直流系統(tǒng)中，6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統(tǒng)和2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。（5）在要求得到良好動態(tài)特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會影響動態(tài)特性。
霍爾傳感器
（6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減小其值。（7）傳感器抗外磁場能力為：距離傳感器5～10cm一個超過傳感器原邊電流值2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應(yīng)大于5～10cm。（8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應(yīng)使用圖1－10介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。（9）傳感器的磁飽和點和電路飽和點，使其有很強的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鐘。
變頻功率傳感器(4張)
（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器主要適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的電壓和電流測量。由于傳感器一般不提供角差指標(biāo)，對于需要準(zhǔn)確測量交流電功率的場合，應(yīng)對其角差指標(biāo)進行驗證，這一點需特別注意。工頻電量測量可用互感器替代，變頻電量測量可用電壓、電流組合式的變頻功率傳感器替代。
霍爾傳感器應(yīng)用
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霍爾傳感器技術(shù)應(yīng)用于汽車工業(yè)霍爾傳感器技術(shù)在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，包括動力、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動系統(tǒng)。為了滿足不同系統(tǒng)的需要，霍爾傳感器有開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式傳感器三種形式?；魻杺鞲衅骺梢圆捎媒饘俸桶雽?dǎo)體等制成，效應(yīng)質(zhì)量的改變?nèi)Q于導(dǎo)體的材料，材料會直接影響流過傳感器的正離子和電子。制造霍爾元件時，汽車工業(yè)通常使用三種半導(dǎo)體材料，即砷化鎵、銻化銦以及砷化銦。最常用的半導(dǎo)體材料當(dāng)屬砷化銦?；魻杺鞲衅鞯男问?jīng)Q定了放大電路的不同，其輸出要適應(yīng)所控制的裝置。這個輸出可能是模擬式，如加速位置傳感器或節(jié)氣門位置傳感器，也可能是數(shù)字式。如曲軸或凸輪軸位置傳感器。當(dāng)霍爾元件用于模擬式傳感器時，這個傳感器可以用于空調(diào)系統(tǒng)中的溫度表或動力控制系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置傳感器?；魻栐c微分放大器連接，放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉(zhuǎn)軸上，軸在旋轉(zhuǎn)時，霍爾元件上的磁場加強。其產(chǎn)生的霍爾電壓與磁場強度成比例。當(dāng)霍爾元件用于數(shù)字信號時，例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器，必須首先改變電路?；魻栐c微分放大器連接，微分放大器與施密特觸發(fā)器連接。在這種配置中。傳感器輸出一個開或關(guān)的信號。在多數(shù)汽車電路中，霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號電路接地。要完成這項工作，需要一個NPN晶體管與施密特觸發(fā)器的輸出連接。磁場穿過霍爾元件，一個觸發(fā)器輪上的葉片在磁場和霍爾元件之間通過?；魻杺鞲衅鲬?yīng)用于出租車計價器霍爾傳感器在出租車計價器上的應(yīng)用：通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機，經(jīng)處理計算，送給顯示單元，這樣便完成了里程計算。檢測原理，P3.2口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長是1 m），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到1 000次時，也就是1 km，單片機就控制將金額自動增加。每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當(dāng)里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1 000次時，就有程序?qū)?dāng)前總額累加，使微機進入里程計數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中?；魻栯娏鱾鞲衅髟谧冾l器中的應(yīng)用在有電流流過的導(dǎo)線周圍會感生出磁場，再用霍爾器件檢測由電流感生的磁場,即可測出產(chǎn)生這個磁場的電流的量值。由此就可以構(gòu)成霍爾電流、電壓傳感器。因為霍爾器件的輸出電壓與加在它上面的磁感應(yīng)強度以及流過其中的工作電流的乘積成比例，是一個具有乘法器功能的器件，并且可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅(qū)動各種性質(zhì)的負(fù)載。因為霍爾器件的應(yīng)用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨特優(yōu)點，所以在變頻器中也發(fā)揮了非常重要的作用。在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時，在晶體管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護。霍爾電流傳感器按其工作模式可分為直接測量式和零磁通式，在變頻器中由于需要精準(zhǔn)的控制及計算，因此選用了零磁通方式。將霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經(jīng)電流放大后，讓這個電流通過補償線圈，并令補償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反，若滿足條件IoN1=IsN2，則磁芯中的磁通為0，這時下式成立：Io=Is(N2/N1)式中，Io為被測電流，即磁芯中初級繞組中的電流，N1為初級繞組的匝數(shù)，Is為補償繞組中的電流，N2為補償繞組的匝數(shù)。由上式可知，達(dá)到磁平衡時，即可由Is及匝數(shù)比N2/N1得到Io?；魻栯娏鱾鞲衅鞯奶攸c是可以實現(xiàn)電流的“無電位”檢測。即測量電路不必接入被測電路即可實現(xiàn)電流檢測，它們靠磁場進行耦合。因此，檢測電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測過程中，檢測電路與被檢電路互不影響。
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羅羅日記
我是羅羅，專注寫成長和科普干貨，歡迎關(guān)注
霍爾傳感器的原理是什么？有哪些應(yīng)用？有什么優(yōu)缺點？
成都的冬天是不是來了，昨天竟開始變得有點小冷了。估計米亞羅的紅葉又開始“泛濫”了。但是我哪里也不去，呆在家里寫日記。本來我是想接著上一篇，再寫一下直流電機，還有伺服電機的。但是，我在看直流電機文檔時，發(fā)現(xiàn)需要先理解霍爾傳感器。所以今天還是先說下霍爾傳感器的原理。這篇日記不長...
2020-11-242
Grace的修行日志
歡迎電氣行業(yè)的朋友一起交流學(xué)習(xí)~
關(guān)于電流檢測的霍爾傳感器選型和應(yīng)用
安科瑞 高佳樂摘 要：電流檢測在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)的霍爾傳感器的靈敏度比較低，受外界影響較大，由此應(yīng)用新型霍爾傳感器來彌補其功能缺陷，介紹了萊姆HO系列霍爾傳感器的多項功能，以HO-15-NP霍爾傳感器為例，著重介紹了霍爾傳感器在電流檢測及其線性度方面的介紹。關(guān)...
2020-09-070
Acrelwangyang
Acrel Sales Engineer
淺談基于霍爾傳感器的電流監(jiān)測及過流保護設(shè)計-安科瑞 王陽
摘要：根據(jù)機載電子設(shè)備健康監(jiān)測和視情維修的要求，發(fā)射裝置內(nèi)場測試儀需增加對被測產(chǎn)品進行電流監(jiān)測的功能;同時，為避免測試期間因過流而導(dǎo)致的產(chǎn)品或測試設(shè)備損壞，亟需實現(xiàn)對被測產(chǎn)品的動態(tài)過流保護?；诖诵枨螅O(shè)計了一種基于霍爾傳感器的實現(xiàn)方案。硬件方面，電路由器件、電流監(jiān)測電路和...
2021-04-270
計量互感器
河北冠赫實業(yè)有限公司
霍爾傳感器的優(yōu)勢及主要用途
霍爾傳感器是世界排名第三的感應(yīng)器商品，它被廣泛運用到工業(yè)生產(chǎn)、汽車行業(yè)、電腦上、手機上及其新起消費電子產(chǎn)品行業(yè)。霍爾效應(yīng)是磁電效用的一種，這一狀況是霍爾于1879年在科學(xué)研究金屬材料的導(dǎo)電性組織時發(fā)覺的。接下來小編帶大家看看霍爾傳感器的優(yōu)勢及主要用途：很多人都了解，小汽車的...
2020-12-080
響拇指電子
深圳響拇指電子科技有限公司
霍爾傳感器在智能坐便器上的應(yīng)用
智能坐便器起源于美國，用于醫(yī)療和老年保健，最初設(shè)置有溫水洗凈功能。后經(jīng)韓國，日本的衛(wèi)浴公司逐漸引進技術(shù)開始制造，加入了座便蓋加熱、溫水洗凈、暖風(fēng)干燥、殺菌等多種功能。目前市場上的智能坐便器大體上分為兩種，一種為帶清洗、加熱、殺菌等的智能坐便器，另一種為可自動更換薄膜的智能坐...
2020-04-290
參考資料
1.

霍爾效應(yīng)
．北京航空航天大學(xué)．2013-03[引用日期2013-07-18]

霍爾式傳感器的特性：霍爾傳感器工作原理及主要特性

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。那么霍爾傳感器的工作原理是什么？這種傳感器都有哪些優(yōu)點？主要參數(shù)有哪些？本文將一一解答。
本文引用地址：
（霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是：固體材料中的載流子在外加磁場中運動時，因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。）
通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
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，如下圖所示：
霍爾傳感器
霍爾傳感器的優(yōu)點及用途
許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機和雨刮器電機在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流，使機械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號。
采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象?；魻柶骷ㄟ^檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯捎糜诒O(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化。
例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現(xiàn)自動檢測。
目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。
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
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；
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；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μm級）。
寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時間可小于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間約500uS，帶寬約700Hz。
測量范圍廣泛：電流測量可達(dá)50KA，電壓測量可達(dá)6400V。
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。
上圖即是一種典型的霍爾傳感器實現(xiàn)定位應(yīng)用---一個輪上的兩個磁鐵經(jīng)過霍爾效應(yīng)傳感器。圖示中的輪子，帶有兩個等距的磁鐵，傳感器上的電壓在一個周期內(nèi)將兩次達(dá)到峰值。
通常被用于計量車輪和軸的速度，例如在內(nèi)燃機點火定時（正時）或轉(zhuǎn)速表上。其在無刷直流電動機的使用，用來檢測永磁鐵的位置。
霍爾傳感器廣泛應(yīng)用在變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、通信 電源、電焊機、電力機車、變電站、數(shù)控機床、電解電鍍、微機監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流的設(shè)施中以及新興的太陽能、風(fēng)能和地鐵軌道信號、汽車電子等領(lǐng)域。
霍爾傳感器的主要特性參數(shù)
前面介紹過了霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的磁場傳感器，它的主要特性參數(shù)有以下幾類。
（1）輸入電阻R
霍爾傳感器元件兩激勵電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐，視不同型號的元件而定。
溫度升高，輸入電阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起霍爾傳感器電勢變化。為了減少這種影響，最好采用恒流源作為激勵源。
（2）輸出電阻R
兩個霍爾傳感器電勢輸出端之間的電阻稱為輸出電阻，它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級。它也隨溫度改變順改變。選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻易與之匹配，可以使由溫度引起的程水電勢的漂移減至最小。
（3）最大激勵電流I---霍爾傳感器參數(shù)
由于霍爾傳感器電勢隨激勵電流的增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵電流1M但激勵電流增大，程爾元件的功耗增大，元件的溫皮升高，從而引起霍爾傳感器屯勢的溫漂增大，因此每種型號的幾件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵電流，它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。
（4）靈敏度K
靈敏度KH=EH/IB，它的數(shù)值約為10MV（MA.T）左右。
（5）最大磁感應(yīng)強度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應(yīng)強度超過BM時，霍爾傳感器電勢的非線性誤差將明顯增大，特斯撿（T）成幾千高斯（Gs）（1Gs=104T）。
（6）個等位電勢
在額定激勵電流F，當(dāng)外加磁場為零時它是由于4個屯極的幾何尺寸不對稱引起的誤差。
（7）霍爾傳感器屯勢溫度系數(shù)
6M的數(shù)值一般為零點刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢，使用時多采用電橋法來補償不等位電勢引起日在一定磁感應(yīng)強度和激勵電流的作用下，溫度每變化1攝氏度時，霍爾傳感器電勢變化的百分?jǐn)?shù)弱為霍爾傳感器電勢溫度系數(shù)，它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。

霍爾式傳感器的特性：霍爾式傳感器的特性及其應(yīng)用研究都包括哪些方面

　隨著霍爾式傳感器的越來越普及，也越來越為人們所熟知，并且應(yīng)用的領(lǐng)域也越發(fā)廣泛。那么霍爾式傳感器的特性及其應(yīng)用研究在哪里呢。下面由傳感器專家網(wǎng)來介紹一下。
　　霍爾式傳感器的特性及其應(yīng)用研究
　　霍爾傳感器在各大領(lǐng)域的應(yīng)用及霍爾傳感器的特性與分類
　　開關(guān)型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬，工作可靠，價格便宜，因此獲得極為廣泛的應(yīng)用。下面列舉一個實例說明：
　　汽車車門狀態(tài)顯示：
　　現(xiàn)在汽車一般都有該功能了。這里使用了霍爾傳感器，只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關(guān)好的指示器，配置電路示意如下：
　　三片開關(guān)型霍爾傳感器分別裝在汽車的四個門框上，在車門適當(dāng)位置各固定一塊磁鋼，當(dāng)車門開著時，磁鋼遠(yuǎn)離霍爾開關(guān)，輸出端為高電平。若四個門中有一個未關(guān)好，則或非門輸出為低電平，紅燈亮，表示還有門未關(guān)好，若三個門都關(guān)好，則或非門輸出為高電平，綠燈亮，表示車門關(guān)好，司機可放心開車。
　　二、霍爾傳感器展望
　　霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器;再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標(biāo)移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的;還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道。
　　測量誤差補償
　　零位誤差極其補償
　　當(dāng)霍爾元件的激勵電流I不再為零時，若所處位置的磁感應(yīng)強度B為零。則霍爾電勢仍應(yīng)為零，但實際中若不為零，則此時空載的霍爾電勢稱為零位誤差。它一般由一下兩種電勢組成。
　　溫度誤差及補償
　　由于半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度都隨溫度而變化，用此材料制成的霍爾元件的性能參數(shù)必然隨溫度而變化，致使霍爾電勢變化，產(chǎn)生溫度誤差。
　　霍爾式傳感器的特性及其應(yīng)用研究
　　
　　詳解霍爾傳感器工作原理及其應(yīng)用
　　在ABS中，速度傳感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意圖如圖2所示。圖中，1是車速齒輪傳感器;2是壓力調(diào)節(jié)器;3是控制器。在制動過程中，控制器3不斷接收來自車速齒輪傳感器1和車輪轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的脈沖信號并進行處理，得到車輛的滑移率和減速信號，按其控制邏輯及時準(zhǔn)確地向制動壓力調(diào)節(jié)器2發(fā)出指令，調(diào)節(jié)器及時準(zhǔn)確地作出響應(yīng)，使制動氣室執(zhí)行充氣、保持或放氣指令，調(diào)節(jié)制動器的制動壓力，以防止車輪抱死，達(dá)到抗側(cè)滑、甩尾，提高制動安全及制動過程中的可駕馭性。在這個系統(tǒng)中，霍爾傳感器作為車輪轉(zhuǎn)速傳感器，是制動過程中的實時速度采集器，是ABS中的關(guān)鍵部件之一。
　　通過以上傳感器專家網(wǎng)的介紹我們了解了霍爾式傳感器的特性及其應(yīng)用研究的相關(guān)內(nèi)容。隨著生活節(jié)奏的加快，人們在應(yīng)用霍爾式傳感器方面也會越來越多。