霍爾傳感器原理

導讀：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年在研究金屬的導電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導體、導電流體等也有這種效應(yīng)，而半導體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件。

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)自動化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、交通運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

磁場中有一個霍爾半導體片，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。

霍爾電壓隨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場強度。下圖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。

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高，成本低，性能穩(wěn)定，但精度受溫度變化影響大，動態(tài)響應(yīng)特性很不理想。我公司采用電路補償，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：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。⑤電流上升率大，響應(yīng)速度快。⑥過載能力強。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9600Vrms;

Ⅴ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。

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

霍爾傳感器原理——注意事項

在使用霍爾電流傳感器時，應(yīng)注意一下幾點：

Ⅰ 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，最好用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。

Ⅱ 使用中當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。

Ⅲ 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確度，當有較強的磁場干擾時，要采取適當?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，當被測電流遠低于額定值時，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。目前應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的就是電動自行車領(lǐng)域。這一切都歸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，在生活和科技當中也想當廣泛，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，既可以學習新知識又可以鞏固舊知，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，大家可以參觀學習。

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