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霍尔传感器的主要应用

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  • 发布时间:2017/9/1 16:40:01
  • 作者:hb_yinhe

  霍尔效应是指当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,导体中会产生一个与电流方向及磁场方向均垂直的电势差,且电势差的大小与磁感应强度的垂直分量及电流的大小成正比的一种现象。

  根据霍尔效应,人们用半导体材料制成霍尔元件。由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器

  由此可知,霍尔传感器是基于霍尔效应的霍尔元件与其他补充电路的集成,那么霍尔传感器的主要应用有哪些呢?

霍尔传感器的分类

  霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

  1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。

  2、 开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式,称为锁键型霍尔传感器。

线性型霍尔传感器的主要应用

  线性型霍尔传感器典型应用就是电流测量和位移测量。

01电流测量

  由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小。

  霍尔电流传感器,可以测量任意波形的电流和电压。输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数。针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点,采用补偿电路进行控制,有效地减少了温度对测量精度的影响,确保测量准确;具有精度高、安装方便、售价低的特点。

  霍尔电流传感器广泛应用于变频调速装置、逆变装置、ups电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流电压的设施中。

02电压测量

  利用霍尔效应将原边电压转化成副边可测量信号的一种传感器,也就是霍尔电压传感器。原边电压通过外置或内置电阻,将电流限制在10mA,此电流经过多匝绕组之后,经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到,并感应出相应电动势,该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿,该补偿线圈产生的磁通与原边电流(被测电压通过限流电阻产生)产生的磁通大小相等,方向相反,从而在磁芯中保持磁通为零。实际上霍尔电压传感器利用的是和磁平衡闭环霍尔电流传感器一样的技术,即零磁通霍尔电流传感器。

03位移测量

  当霍尔元件通以恒定电流时,在其垂直于磁场和电流的方向上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时,输出的霍尔电势V 取决于其在磁场中的位移量x。测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。

  霍尔式位移传感器主要由两个半环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中心的锗材料半导体霍尔片(敏感元件)装置构成。此外,还包括测量电路(电桥、差动放大器等)及显示部分。

开关型霍尔传感器的主要应用

  开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

01测转速或转数

  在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

  如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上,当装在运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。

典型的霍尔传感器测速原理图

典型的霍尔传感器测速原理图

02其他

  开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽,工作可靠,价格便宜,在自动报警、自动控制等中广泛应用。