霍尔传感器是依据霍尔效应制造的一种磁场传感器,广泛地运用于工业自动化技能、检测技能及信息处理等方面。那么霍尔传感器的作业原理是什么?这种传感器都有哪些长处?首要参数有哪些?本文将逐个回答。
(霍尔效应的实质是:固体材猜中的载流子在外加磁场中运动时,因为遭到洛仑兹力的效果而使轨迹发生偏移,并在资料两边发生电荷堆集,构成垂直于电流方向的电场,终究使载流子遭到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,然后在两边建立起一个安稳的电势差即霍尔电压。)
通过霍尔效应试验测定的霍尔系数,能够判别半导体资料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
因为霍尔元件发生的电势差很小,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。霍尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如下图所示:
霍尔传感器
霍尔传感器的长处及用处
许多人都知道,轿车的自动化程度越高,微电子电路越多,就越怕电磁搅扰。而在轿车上有许多灯具和电器材,尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会发生浪涌电流,使机械式开关触点发生电弧,发生较大的电磁搅扰信号。
选用功率霍尔开关电路能够减小这些现象。霍尔器材通过检测磁场改动,转变为电信号输出,可用于监督和丈量轿车各部件运转参数的改动。
例如方位、位移、视点、角速度、转速等等,并可将这些变量进行二次改换;可丈量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器材输出量直接与电控单元接口,可完成自动检测。
现在的霍尔器材都可接受必定的振荡,可在零下40℃到零上150℃规模内作业,悉数密封不受水油污染,彻底能够习惯轿车的恶劣作业环境。
霍尔传感器能够丈量恣意波形的电流和电压,如:直流、沟通、脉冲波形等,乃至对瞬态峰值的丈量。副边电流忠实地反响原边电流的波形。而一般互感器则是无法与其比较的,它一般只适用于丈量50Hz正弦波
原边电路与副边电路之间有杰出的电气阻隔,阻隔电压可达9600Vrms;
精度高:在作业温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的丈量;霍尔开关器材无触点、无磨损、输出波形明晰、无颤动、无回跳、方位重复精度高(可达μm级)。
宽带宽:高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;可是,电压传感器带宽较窄,一般在15kHz以内,6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS,带宽约700Hz。
丈量规模广泛:电流丈量可达50KA,电压丈量可达6400V。
结构结实,体积小,重量轻,寿命长,设备便利,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐轰动,不怕尘埃、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
上图便是一种典型的霍尔传感器完成定位运用—一个轮上的两个磁铁通过霍尔效应传感器。图示中的轮子,带有两个等距的磁铁,传感器上的电压在一个周期内将两次到达峰值。
通常被用于计量车轮和轴的速度,例如在内燃机焚烧守时(正时)或转速表上。其在无刷直流电动机的运用,用来检测永磁铁的方位。
霍尔传感器广泛运用在变频调速设备、逆变设备、UPS电源、通讯 电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需求阻隔检测电流的设备中以及新式的太阳能、风能和地铁轨迹信号、轿车电子等范畴。
霍尔传感器的首要特性参数
前面介绍过了霍尔传感器是一种依据霍尔效应制造的磁场传感器,它的首要特性参数有以下几类。
(1)输入电阻R
霍尔传感器元件两鼓励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧,视不同类型的元件而定。
温度升高,输入电阻变小,然后使输入电流变大,终究引起霍尔传感器电势改动。为了削减这种影响,最好选用恒流源作为鼓励源。
(2)输出电阻R
两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻,它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改动顺改动。挑选恰当的负载电阻易与之匹配,能够使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。
(3)最大鼓励电流I—霍尔传感器参数
因为霍尔传感器电势随鼓励电流的增大而增大,故在运用中总期望选用较大的鼓励电流1M但鼓励电流增大,程尔元件的功耗增大,元件的温皮升高,然后引起霍尔传感器屯势的温漂增大,因而每种类型的几件均规则了相应的最大鼓励电流,它的数值从几毫安至几百毫安。
(4)灵敏度K
灵敏度KH=EH/IB,它的数值约为10MV(MA.T)左右。
(5)最大磁感应强度BM—霍尔传感器参数
磁感应强度超越BM时,霍尔传感器电势的非线性差错将显着增大,特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。
(6)个等位电势
在额外鼓励电流F,当外加磁场为零时它是因为4个屯极的几许尺度不对称引起的差错。
(7)霍尔传感器屯势温度系数
6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势,运用时多选用电桥法来补偿不等位电势引起日在必定磁感应强度和鼓励电流的效果下,温度每改动1摄氏度时,霍尔传感器电势改动的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数,它与霍尔传感器元件的资料有关。