霍尔传感器是一种磁传感器。用它能够检测磁场及其改动，可在各种与磁场有关的场合中运用。霍尔传感器以霍尔效应为其作业根底，是由霍尔元件和它的隶属电路组成的集成传感器。霍尔传感器是依据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研讨金属的导电组织时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，运用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地运用于工业主动化技能、检测技能及信息处理等方面。
霍尔效应
如图1所示，在半导体薄片两头通以操控电流I，并在薄片的笔直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在笔直于电流和磁场的方向上，将发生电势差为UH的霍尔电压，
它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的巨细与薄片的资料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研讨载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
霍尔传感器
因为霍尔元件发生的电势差很小，故一般将霍尔元件与扩大器电路、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，如图2所示，是其间一种类型的外形图。
霍尔传感器的分类
霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
（一）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分扩大器，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别的方法，称为锁键型霍尔传感器。
（二）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性扩大器和射极跟从器组成，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。线性霍尔传感器首要用于交直流电流和电压丈量。。
开关型
如图4所示，其间Bnp为作业点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超越动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一向要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为牢靠。
锁键型
如图5所示，当磁感应强度超越动作点Bnp时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场吊销后，其输出状况坚持不变（即锁存状况），有必要施加反向磁感应强度到达BRP时，才能使电平发生改动。
线性型
输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3所示，可见，在B1～B2的磁感应强度规模内有较好的线性度，磁感应强度超出此规模时则呈现饱和状况。
开环式电流传感器
因为通电螺线管内部存在磁场，其巨细与导线中的电流成正比，故能够运用霍尔传感器丈量出磁场，然后确认导线中电流的巨细。运用这一原理能够规划制成霍尔电流传感器。其长处是不与被测电路发生电触摸，不影响被测电路，不耗费被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
霍尔电流传感器作业原理如图6所示，规范圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器刺进缺口中，圆环上绕有线圈，当电流经过线圈时发生磁场，则霍尔传感器有信号输出。
闭环式电流传感器
磁平衡式电流传感器也叫霍尔闭环电流传感器，也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环场所发生的磁场经过一个次级线圈，电流所发生的磁场进行补偿， 然后使霍尔器材处于检测零磁通的作业状况。
磁平衡式电流传感器的具体作业进程为：当主回路有一电流经过期，在导线上发生的磁场被聚磁环集合并感应到霍尔器材上， 所发生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，然后取得一个补偿电流Is。 这一电流再经过多匝绕组发生磁场 ，该磁场与被测电流发生的磁场正好相反，因而补偿了本来的磁场， 使霍尔器材的输出逐步减小。当与Ip与匝数相乘 所发生的磁场持平时，Is不再添加，这时的霍尔器材起指示零磁通的效果 ，此刻能够经过Is来平衡。被测电流的任何改动都会损坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍尔器材就有信号输出。经功率扩大后，当即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时刻理论上不到1μs，这是一个动态平衡的进程。
霍尔传感器的运用
1．电流传感器
因为通电螺线管内部存在磁场，其巨细与导线中的电流成正比，故能够运用霍尔传感器丈量出磁场，然后确认导线中电流的巨细。运用这一原理能够规划制成霍尔电流传感器。其长处是不与被测电路发生电触摸，不影响被测电路，不耗费被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
霍尔电流传感器作业原理如图6所示，规范圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器刺进缺口中，圆环上绕有线圈，当电流经过线圈时发生磁场，则霍尔传感器有信号输出。
2．位移丈量
如图7所示，两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中心，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压巨细与位移巨细成正比。
如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的巨细，如图8所示，是按这一原理制成的力传感器。
二）开关型霍尔传感器首要用于测转数、转速、风速、流速、挨近开关、关门奉告器、报警器、主动操控电路等。
1．测转速或转数
如图9所示，，在非磁性资料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在接近圆盘边际处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，然后可测出转数（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订方位有规则地安置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，能够从丈量电路上测得脉冲信号。依据脉冲信号的散布能够测出车辆的运动速度。
2．各种有用电路
开关型霍尔传感器尺度小、作业电压规模宽，作业牢靠，价格便宜，因而取得极为广泛的运用。下面罗列两个有用电路加以阐明：
电路1 防盗报警器
如图10所示，将小磁铁固定在门的边际上，将霍尔传感器固定在门框的边际上，让两者接近，即门处于封闭状况时，磁铁接近霍尔传感器，输出端3为低电平，当门被不合法撬开时，霍尔传感器输出端3为高电平，非门输出端Y为低电平，继电器J吸合，Ja闭合，蜂鸣器得电后宣布报警声响。
电路2 公共轿车门状况显现器
运用霍尔传感器，只需再装备一块小永久磁铁就很简略做成车门是否关好的指示器，例如公共轿车的三个门有必要封闭，司机才可开车。电路如图11所示，三片开关型霍尔传感器别离装在轿车的三个门框上，在车门恰当方位各固定一块磁钢，当车门开着时，磁钢远离霍尔开关，输出端为高电平。若三个门中有一个未关好，则或非门输出为低电平，红灯亮，表明还有门未关好，若三个门都关好，则或非门输出为高电平，绿灯亮，表明车门关好，司机可定心开车。
霍尔传感器技能运用于轿车工业
霍尔传感器技能在轿车工业中有着广泛的运用，包含动力、车身操控、牵引力操控以及防抱死制动体系。为了满意不同体系的需求，霍尔传感器有开关式、模拟式和数字式传感器三种方法。
霍尔传感器能够选用金属和半导体等制成，效应质量的改动取决于导体的资料，资料会直接影响流过传感器的正离子和电子。制作霍尔元件时，轿车工业一般运用三种半导体资料，即砷化镓、锑化铟以及砷化铟。最常用的半导体资料当属砷化铟。
霍尔传感器的方法决议了扩大电路的不同，其输出要习惯所操控的设备。这个输出可能是模拟式，如加快方位传感器或节气门方位传感器，也可能是数字式。如曲轴或凸轮轴方位传感器。
当霍尔元件用于模拟式传感器时，这个传感器能够用于空调体系中的温度表或动力操控体系中的节气门方位传感器。霍尔元件与微分扩大器衔接，扩大器与NPN晶体管衔接。磁铁固定在旋转轴上，轴在旋转时，霍尔元件上的磁场加强。其发生的霍尔电压与磁场强度成份额。
当霍尔元件用于数字信号时，例如曲轴方位传感器、凸轮轴方位传感器或车速传感器，有必要首要改动电路。霍尔元件与微分扩大器衔接，微分扩大器与施密特触发器衔接。在这种装备中。传感器输出一个开或关的信号。在大都轿车电路中，霍尔传感器是电流吸收器或许使信号电路接地。要完结这项作业，需求一个NPN晶体管与施密特触发器的输出衔接。磁场穿过霍尔元件，一个触发器轮上的叶片在磁场和霍尔元件之间经过。
霍尔传感器运用于出租车计价器
霍尔传感器在出租车计价器上的运用：经过装置在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理核算，送给显现单元，这样便完结了路程核算。检测原理，P3.2口作为信号的输入端，内部选用外部中止0，车轮每转一圈（设车轮的周长是1 m），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中止，对脉冲计数，当计数到达1 000次时，也便是1 km，单片机就操控将金额主动添加。
每逢霍尔传感器输出一个低电平信号就使单片机中止一次，当路程计数器对路程脉冲计满1 000次时，就有程序将当时总额累加，使微机进入路程计数中止服务程序中。在该程序中，需求完结当时行进路程数和总额的累加操作，并将成果存入路程和总额寄存器中。
霍尔电流传感器在变频器中的运用
在有电流流过的导线周围会感生出磁场，再用霍尔器材检测由电流感生的磁场，即可测出发生这个磁场的电流的量值。由此就能够构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器材的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其间的作业电流的乘积成份额，是一个具有乘法器功用的器材，而且可与各种逻辑电路直接接口，还能够直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器材的运用原理简略，信号处理便利，器材自身又具有一系列的共同长处，所以在变频器中也发挥了非常重要的效果。
在变频器中，霍尔电流传感器的首要效果是维护贵重的大功率晶体管。因为霍尔电流传感器的呼应时刻短于1μs，因而，呈现过载短路时，在晶体管未到达极限温度之前即可堵截电源，使晶体管得到牢靠的维护。
霍尔电流传感器按其作业形式可分为直接丈量式和零磁通式，在变频器中因为需求精准的操控及核算，因而选用了零磁通方法。将霍尔器材的输出电压进行扩大，再经电流扩大后，让这个电流经过补偿线圈，并令补偿线圈发生的磁场和被测电流发生的磁场方向相反，若满意条件IoN1=IsN2，则磁芯中的磁通为0，这时下式建立：
Io=Is（N2/N1）
式中，Io为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数，Is为补偿绕组中的电流，N2为补偿绕组的匝数。由上式可知，到达磁平衡时，即可由Is及匝数比N2/N1得到Io。
霍尔电流传感器的特点是能够完成电流的“无电位”检测。即丈量电路不用接入被测电路即可完成电流检测，它们靠磁场进行耦合。因而，检测电路的输入、输出电路是彻底电阻隔的。检测进程中，检测电路与被检电路互不影响。
