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霍尔电流传感器

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什么是霍尔传感器,它有何用途

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什么是霍尔传感器,它有何用途

发布日期:2021-08-17 作者:启东双赢电子科技有限公司 点击:

     在电瓶车的无刷电机中也会用到霍尔传感器元件;另外在数控车床的自动刀架上也安装了几个霍尔传感器,由此可见霍尔传感器在我们的日常生产和生活中使用非常广泛,下面正好借助这个话题与朋友们一起聊聊关于霍尔传感器的一些问题。


一、霍尔传感器的由来

      霍尔传感器是利用半导体材料,它是根据霍尔效应制作的一种传感器。这个霍尔其实是一个人名,他是一位美国的物理学家,他早在一百多年前的1879年就通过很多次实验发现了在一个金属薄片上通过一个恒定的电流,然后把这个薄片再放到磁场中,这时候他发现在金属的另外两侧就会出现电压。这个电压是与磁场有关系的,当磁场强时,这个电压就高,当磁场弱时,这个电压就低。当时由于技术的限制,还没有发现类似硅半导体这种材料,因此使用金属来获得的电压都比较小,直到上个世纪40年代末,硅半导体的出现,霍尔效应才逐渐进入到实际应用领域。


      后来人们为了纪念霍尔在这方面做出的贡献,因此用他的名字来命名这种传感器,现在人们大都采用半导体作为霍尔传感器的材料,当我们给它通入电流时,在与电流和磁场都垂直的方向上就会产生电压,我们把这种现象叫霍尔效应。我们把这种利用霍尔效应制作的传感器称为霍尔传感器。

二、霍尔传感器的原理与结构

       我们以半导体霍尔元件为例来说明它的工作过程。我们给半导体霍尔元件通入电流I,然后把这个半导体薄片放在以磁场强度为B的磁场中,这时半导体内的电子将受到一种磁力F的作用就会向内侧移动,因此在内侧就堆积了很多电子,随着电子堆积的越来越多,此时就会形成一种电场。当电子既受到磁场力的作用,又受到电场力的作用,如果此时两种力达到了一种平衡时,那么电子的堆积也就达到了一种动态平衡,这时候就建立起一种电压,我们把这种电压叫霍尔电动势,一般用Eh表示,那么霍尔电动势Eh可用Eh=KIB来表示。从这个式子可以看到,这个K是霍尔元件的灵敏度,这个I和B分别表示通入的电流和所在的磁场强度,因此我们知道,在通入电流一定的情况下,磁场强度越强,那么所感应的霍尔电动势就越大。


     我们通过实验可以知道单单用霍尔元件本身它所输出的电压是非常小的,同时我们又知道,半导体器件容易受温度影响。因此现在的霍尔传感器一般都把霍尔元件、放大器、温度补偿电路以及稳压电源等制作在一个芯片里,单就霍尔元件本身的结构来说,一般它是由半导体、薄膜、衬底以及引线等部分构成。

传感器4.jpg

三、霍尔传感器的作用

       我们知道了霍尔传感器的原理之后就能够知道它的作用了,首先它可以用来检测外界磁场的变化,还可以做成无触点控制的传感器,比如有一种接近开关就是用霍尔传感器制作的,它可以检测磁性物体。我们知道霍尔传感器一般可以分为线性型和开关型两类。对于线性霍尔传感器它与外加磁场强度呈线性关系,比如我们的电瓶车转把里的霍尔元件就是用的线性霍尔传感器;对于开关型霍尔传感器来说,它输出类似开关的接通与断开,也就是说它能够输出“1”和“0”,比如在数控车床刀架里所用的霍尔传感器就是开关型的,它主要是用来检测车刀是不是到位的。另外在测量位移、压力等方面也是可以用到霍尔传感器的,一般我们比较常用的霍尔传感器有CS-3000系列、SH-100系列、HK系列等。


四、霍尔传感器检测

       我们知道霍尔传感器在有磁场靠近时就会从输出端输出一个电压信号,因此我们可以测量输出端的电压变化来判断霍尔传感器是不是正常。我们知道在集成的霍尔传感器中,它通常为集电极开路输出型的,因此我们在检测它的质量好坏时要加一个限流电阻。在正常时,霍尔传感器输出端“3”脚应为高电平,一般会接近电源电压Vcc。当我们用一个小磁铁靠近霍尔传感器印有数字的一面时,如果此时万用表指示的电压降到0.6V以下的话,说明霍尔传感器是好的。如果当小磁铁已接触到霍尔传感器印有数字的一面时,万用表指示的电压仍不下降,然后把磁铁的磁极调换一下再试,如果这时万用表指示下降为0.6V以下的话,也说明霍尔传感器是好的,如果正反时,万用表电压都不下降,这就说明霍尔传感器已经损坏不能用了。

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关键词:霍尔传感器

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