霍爾傳感器的測量機構和工作原理是什麼?

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在說到霍爾傳感器時,一般指開關型霍爾傳感器和線性霍爾傳感器。這兩種傳感器一個輸出開關量,另一個輸出連續值。開關型霍爾傳感器一般當作到位開關、限位開關來使用,而線性霍爾傳感器最典型的代表是電流傳感器,可以實時檢測電流值,並連續輸出。我在做傳感器時,設計過多款霍爾電流傳感器和用霍爾開關做過速度傳感器,下面分別介紹一下這兩種形式的傳感器。

1.開關型霍爾傳感器工作原理

開關型霍爾傳感器對磁性比較敏感,可以分為單極性霍爾開關和雙極性霍爾開關。所謂單極性霍爾開關就是隻對磁鐵的N極或者S極敏感;而雙極性霍爾開關是指對N極和S極都敏感。如下圖所示,是霍尼韋爾的SS360NT單極性霍爾開關。當N極靠近時,霍爾輸出低電平。

2.線性霍爾傳感器工作原理

以電流傳感器為例,介紹霍爾電流傳感器的工作原理。霍爾電流傳感器的依據是霍爾效應原理,按照結構的不同可以分為開環霍爾和閉環霍爾傳感器。開環霍爾電流傳感器由鐵芯、霍爾元件、信號處理電路構成;而閉環霍爾電流傳感器是由鐵芯、線圈、霍爾元件、信號處理電路構成。可見,閉環比開環多了一個線圈,這個線圈叫做補償線圈,閉環霍爾又叫磁平衡式。

開環霍爾電流傳感器工作原理

測量電流穿過鐵芯時,鐵芯產生磁通量,該磁通量被霍爾元件感應後轉為電壓信號輸出,後級的運放電路將電壓信號轉為合適的電壓信號輸出,輸出電壓與輸入電流存在一定的線性關係。

閉環霍爾電流傳感器工作原理

與開環霍爾相比,後級運放電路根據霍爾元件輸出電壓的不同去調節流過線圈的電流,電流流過線圈後也會產生磁通量,補償線圈的磁通量和原邊電流產生的磁通量大小相等方向相反,正好抵消,達到平衡。

以上就是霍爾開關和電流傳感器的工作原理。對於更詳細的工作過程,您可以留言和我討論。

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霍爾傳感器的測量機構和工作原理是什麼?

如今工業生產過程中自動化程度越來越高,各種非電量測量技術、自動控制技術受重視程度越來越高。因此,工業自動化生產現場的“眼睛”傳感器更加受到關注。


例如題目說到的霍爾傳感器,不僅是用於電量的檢測,還可以用於非電量的檢測。例如電量的檢測參數有電壓、電流、功率、磁感應強度等檢測,非電量測量參數有角位移、壓力等檢測。它是一種基於霍爾效應的磁敏傳感器。

什麼是霍爾效應?霍爾傳感器的工作原理是什麼?

霍爾效應;在磁場中垂直放置一塊通電的金屬薄片或半導體薄片,此時薄片的兩側之間有電動勢產生,稱該現象為霍爾效應。
上圖是一塊霍爾元件,


其製成是基於霍爾效應的。雖然上述說到霍爾效應在金屬薄片或半導體都能產生電動勢,但是在半導體尤其是高純度半導體霍爾效應特別顯著。因此,霍爾元件多數採用的是高純度半導體材料製成的。

圖中是一塊N型半導體霍爾元件,在其相對的兩側面通控制電流,同時在其垂直方向施加磁場,那麼霍爾元件在洛倫茲力的作用下,其兩端則產生一個與控制電流和磁場成正比例關係的電勢差。

電動勢的表達式V=kBI,V表示電動勢、K代表霍爾元件的靈敏度,其不僅跟金屬或半導體材料有關,還與自身的尺寸有關、B代表施加的磁場強度。

根據表達式分析可知,當通電電流恆定,輸出的電動勢正比於磁場強度,由此可知此時霍爾元件所處磁場是非均勻磁場。當施加的磁場強度恆定,輸出的電動勢正比於電流強度。所以說,霍爾傳感器可用於非電量參數測量和電量參數測量,上述則是其緣由。但用於電量參數功率的檢測時,霍爾元件的電流強度和磁感應強度都是變化的,因此輸出電動勢正比於電流強度和磁感應強度乘積。

霍爾元件雖然用的高純度半導體薄片比金屬薄片產生的電動勢明顯,但不是優良的霍爾傳感器。因此,要採用集成電路技術霍爾元件、溫補器、放大器、穩壓電路集成於一個芯片上才能成為性能優越的霍爾傳感器。



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