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                      霍爾電流傳感器

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                      什么是霍爾傳感器,它有何用途

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                      什么是霍爾傳感器,它有何用途

                      發布日期:2021-08-17 作者:啟東雙贏電子科技有限公司 點擊:

                           在電瓶車的無刷電機中也會用到霍爾傳感器元件;另外在數控車床的自動刀架上也安裝了幾個霍爾傳感器,由此可見霍爾傳感器在我們的日常生產和生活中使用非常廣泛,下面正好借助這個話題與朋友們一起聊聊關于霍爾傳感器的一些問題。


                      一、霍爾傳感器的由來

                            霍爾傳感器是利用半導體材料,它是根據霍爾效應制作的一種傳感器。這個霍爾其實是一個人名,他是一位美國的物理學家,他早在一百多年前的1879年就通過很多次實驗發現了在一個金屬薄片上通過一個恒定的電流,然后把這個薄片再放到磁場中,這時候他發現在金屬的另外兩側就會出現電壓。這個電壓是與磁場有關系的,當磁場強時,這個電壓就高,當磁場弱時,這個電壓就低。當時由于技術的限制,還沒有發現類似硅半導體這種材料,因此使用金屬來獲得的電壓都比較小,直到上個世紀40年代末,硅半導體的出現,霍爾效應才逐漸進入到實際應用領域。


                            后來人們為了紀念霍爾在這方面做出的貢獻,因此用他的名字來命名這種傳感器,現在人們大都采用半導體作為霍爾傳感器的材料,當我們給它通入電流時,在與電流和磁場都垂直的方向上就會產生電壓,我們把這種現象叫霍爾效應。我們把這種利用霍爾效應制作的傳感器稱為霍爾傳感器。

                      二、霍爾傳感器的原理與結構

                             我們以半導體霍爾元件為例來說明它的工作過程。我們給半導體霍爾元件通入電流I,然后把這個半導體薄片放在以磁場強度為B的磁場中,這時半導體內的電子將受到一種磁力F的作用就會向內側移動,因此在內側就堆積了很多電子,隨著電子堆積的越來越多,此時就會形成一種電場。當電子既受到磁場力的作用,又受到電場力的作用,如果此時兩種力達到了一種平衡時,那么電子的堆積也就達到了一種動態平衡,這時候就建立起一種電壓,我們把這種電壓叫霍爾電動勢,一般用Eh表示,那么霍爾電動勢Eh可用Eh=KIB來表示。從這個式子可以看到,這個K是霍爾元件的靈敏度,這個I和B分別表示通入的電流和所在的磁場強度,因此我們知道,在通入電流一定的情況下,磁場強度越強,那么所感應的霍爾電動勢就越大。


                           我們通過實驗可以知道單單用霍爾元件本身它所輸出的電壓是非常小的,同時我們又知道,半導體器件容易受溫度影響。因此現在的霍爾傳感器一般都把霍爾元件、放大器、溫度補償電路以及穩壓電源等制作在一個芯片里,單就霍爾元件本身的結構來說,一般它是由半導體、薄膜、襯底以及引線等部分構成。

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                      三、霍爾傳感器的作用

                             我們知道了霍爾傳感器的原理之后就能夠知道它的作用了,首先它可以用來檢測外界磁場的變化,還可以做成無觸點控制的傳感器,比如有一種接近開關就是用霍爾傳感器制作的,它可以檢測磁性物體。我們知道霍爾傳感器一般可以分為線性型和開關型兩類。對于線性霍爾傳感器它與外加磁場強度呈線性關系,比如我們的電瓶車轉把里的霍爾元件就是用的線性霍爾傳感器;對于開關型霍爾傳感器來說,它輸出類似開關的接通與斷開,也就是說它能夠輸出“1”和“0”,比如在數控車床刀架里所用的霍爾傳感器就是開關型的,它主要是用來檢測車刀是不是到位的。另外在測量位移、壓力等方面也是可以用到霍爾傳感器的,一般我們比較常用的霍爾傳感器有CS-3000系列、SH-100系列、HK系列等。


                      四、霍爾傳感器檢測

                             我們知道霍爾傳感器在有磁場靠近時就會從輸出端輸出一個電壓信號,因此我們可以測量輸出端的電壓變化來判斷霍爾傳感器是不是正常。我們知道在集成的霍爾傳感器中,它通常為集電極開路輸出型的,因此我們在檢測它的質量好壞時要加一個限流電阻。在正常時,霍爾傳感器輸出端“3”腳應為高電平,一般會接近電源電壓Vcc。當我們用一個小磁鐵靠近霍爾傳感器印有數字的一面時,如果此時萬用表指示的電壓降到0.6V以下的話,說明霍爾傳感器是好的。如果當小磁鐵已接觸到霍爾傳感器印有數字的一面時,萬用表指示的電壓仍不下降,然后把磁鐵的磁極調換一下再試,如果這時萬用表指示下降為0.6V以下的話,也說明霍爾傳感器是好的,如果正反時,萬用表電壓都不下降,這就說明霍爾傳感器已經損壞不能用了。

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                      關鍵詞:霍爾傳感器

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