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    霍爾傳感器主要特性及其工作原理介紹

    2019-04-28 14:55:37 14365

    霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁場(chǎng)傳感器,廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù),檢測(cè)技術(shù)和信息處理。那么霍爾傳感器的工作原理是什么?這種傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)?主要參數(shù)是什么?本文將一一講解。

    (霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是當(dāng)固體材料中的載體在施加的磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),軌跡由于洛倫茲力而移動(dòng),并且在材料的兩側(cè)發(fā)生電荷累積,形成與電流垂直的電荷。在該方向上的電場(chǎng)最終平衡載體的洛倫茲力與電場(chǎng)排斥,從而建立穩(wěn)定的電位差,即兩側(cè)的霍爾電壓。)

    通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的霍爾系數(shù)可以確定重要參數(shù),例如半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型,載流子濃度和載流子遷移率。

    由于霍爾元件產(chǎn)生的電位差很小,霍爾元件通常與一個(gè)芯片上的放大器電路,溫度補(bǔ)償電路和穩(wěn)壓電源電路集成在一起,稱為霍爾傳感器?;魻杺鞲衅?,也稱為霍爾IC,具有較小的輪廓,如圖:

    霍爾傳感器

    霍爾傳感器

    霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)和用途

    很多人都知道,汽車的自動(dòng)化程度越高,微電子電路越多,越不怕電磁干擾。在汽車中,有許多燈和電氣設(shè)備,特別是大功率前照燈,空調(diào)電機(jī)和雨刷電機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流,導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧并產(chǎn)生大的電磁干擾。信號(hào)。

    通過使用功率霍爾開關(guān)電路可以減少這些現(xiàn)象。通過檢測(cè)磁場(chǎng)的變化將霍爾器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出,并且可以用于監(jiān)視和測(cè)量車輛的各種部件的操作參數(shù)的變化。

    如位置,位移,角度,角速度,轉(zhuǎn)速等,這些變量可以變換兩次;可以測(cè)量壓力,質(zhì)量,液位,流速,流速等?;魻柶骷妮敵鲋苯优c電子控制單元連接,以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

    目前的霍爾器件可承受一定的振動(dòng),可在零下40°C至零下150°C的溫度范圍內(nèi)工作。所有密封件均不受水和油污染,可完全適應(yīng)汽車惡劣的工作環(huán)境。

    霍爾傳感器可測(cè)量任意波形的電流和電壓,如直流,交流,脈沖波形,甚至瞬態(tài)峰值測(cè)量。次級(jí)電流忠實(shí)地反映初級(jí)電流的波形。或普通變壓器無法與它相比,它一般只適用于測(cè)量50Hz的正弦波

    初級(jí)側(cè)電路與次級(jí)側(cè)電路之間具有良好的電氣隔離,隔離電壓可達(dá)9600Vrms;

    高精度:在工作溫度范圍內(nèi)精度優(yōu)于1%,精度適用于任何波形測(cè)量;霍爾開關(guān)器件無接觸,無磨損,輸出波形清晰,無抖動(dòng),無反彈,高位置重復(fù)性(高達(dá)μm級(jí))。

    寬帶寬:高帶寬電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs;然而,電壓傳感器帶寬很窄,一般在15kHz以內(nèi),而6400Vrms高壓電壓傳感器的上升時(shí)間約為500uS,帶寬約為700Hz。測(cè)量范圍寬:電流測(cè)量高達(dá)50KA,電壓測(cè)量高達(dá)6400V。

    結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,體積小,重量輕,使用壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1 MHZ),抗振動(dòng),污染或腐蝕灰塵,油,水蒸氣和鹽霧不怕。

    霍爾傳感器

    該圖顯示了用于定位應(yīng)用的典型霍爾傳感器 - 一個(gè)輪上的兩個(gè)磁鐵穿過霍爾效應(yīng)傳感器。圖中的輪子帶有兩個(gè)等距的磁鐵,傳感器兩端的電壓將在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到峰值兩次。

    它通常用于測(cè)量車輪和軸的速度,例如在內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火正時(shí)(正時(shí))或轉(zhuǎn)速計(jì)上。它用于無刷直流電機(jī),以檢測(cè)永磁體的位置。

    霍爾傳感器廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置,逆變裝置,UPS電源,通信電源,電焊機(jī),電力機(jī)車,變電站,數(shù)控機(jī)床,電解電鍍,計(jì)算機(jī)監(jiān)控,電網(wǎng)監(jiān)控等。太陽能,風(fēng)和地鐵軌道信號(hào),汽車電子等領(lǐng)域。

    霍爾傳感器的主要特性參數(shù)

    如上所述,霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制造的磁場(chǎng)傳感器。其主要特征參數(shù)如下。

    (1)輸入電阻R.

    霍爾傳感器元件的2個(gè)刺激電流端子的直流電阻稱為輸入電阻。它的大概價(jià)錢有幾歐元到幾百歐元左右,具體取決于不同型號(hào)的組件。

    隨著溫度升高,輸入電阻變小,導(dǎo)致輸入電流變大,最終導(dǎo)致霍爾傳感器電位發(fā)生變化。為了減小這種影響,優(yōu)選使用恒流源作為激發(fā)源。

    (2)輸出電阻R.

    兩個(gè)霍爾傳感器的電位輸出之間的電阻稱為輸出電阻,其數(shù)字與輸入電阻具有相同的數(shù)量級(jí)。它也隨溫度變化而變化。選擇合適的負(fù)載電阻很容易匹配,以最大限度地減少溫度引起的水勢(shì)漂移。

    (3)最大勵(lì)磁電流I ---霍爾傳感器參數(shù)

    由于霍爾傳感器的電位隨著激勵(lì)電流的增加而增加,因此總是希望在應(yīng)用中選擇較大的1M激勵(lì)電流,但激勵(lì)電流增加,元件的功耗增加,并且組件的溫度增加。結(jié)果,霍爾傳感器電位的溫度漂移增加,因此每個(gè)模型都指定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流,其范圍從幾毫安到幾百毫安。

    (4)靈敏度K.

    靈敏度KH=EH/IB,其值約為10MV(MA.T)。

    (5)最大磁感應(yīng)BM ---霍爾傳感器參數(shù)

    當(dāng)磁感應(yīng)超過BM時(shí),霍爾傳感器電位的非線性誤差將顯著增加,并且Tes(T)變?yōu)閹浊Ц咚梗℅s)(1Gs=104T)。

    (6)等電位

    在額定激勵(lì)電流F下,當(dāng)施加的磁場(chǎng)為零時(shí),這是由于四個(gè)偶極子的幾何尺寸的不對(duì)稱性。

    (7)霍爾傳感器電位溫度系數(shù)6M的值通常為零?;魻杺鞲衅鬏敵龆酥g的開路電壓稱為非等電位。當(dāng)使用橋接方法時(shí),橋接方法用于補(bǔ)償由一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流引起的不等電位。當(dāng)溫度變化1攝氏度時(shí),霍爾傳感器電位的百分比變化弱于霍爾傳感器電位溫度系數(shù),這與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。

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