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什么是霍爾傳感器,主要用途是什么?

分類:技術(shù)中心 1878人瀏覽 2018-07-03
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霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?;魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種,這一現(xiàn)象是霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多,利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面?;魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。



霍爾傳感器用途

霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn),它們的結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。


霍爾線性器件的精度高、線性度好;霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級(jí))。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬,可達(dá)-55℃~150℃。按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性,后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng),用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體,通過(guò)它,將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等,轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。


位移測(cè)量

兩塊永久磁鐵同極性相對(duì)放置,將線性型霍爾傳感器置于中間,其磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,這個(gè)點(diǎn)可作為位移的零點(diǎn),當(dāng)霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時(shí),傳感器有一個(gè)電壓輸出,電壓大小與位移大小成正比。


力測(cè)量

如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移,便可測(cè)出拉力及壓力的大小,按這一原理可制成的力傳感器。


角速度測(cè)量

在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,圓盤旋轉(zhuǎn)一周,霍爾傳感器就輸出一個(gè)脈沖,從而可測(cè)出轉(zhuǎn)數(shù)(計(jì)數(shù)器),若接入頻率計(jì),便可測(cè)出轉(zhuǎn)速。


線速度測(cè)量

如果把開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上,當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)車輛上的永磁體經(jīng)過(guò)它時(shí),可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。根據(jù)脈沖信號(hào)的分布可以測(cè)出車輛的運(yùn)動(dòng)速度。


霍爾傳感器應(yīng)用實(shí)例

霍爾傳感器技術(shù)應(yīng)用于汽車工業(yè)?;魻杺鞲衅骷夹g(shù)在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,包括動(dòng)力、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。為了滿足不同系統(tǒng)的需要,霍爾傳感器有開(kāi)關(guān)式、模擬式和數(shù)字式傳感器三種形式。


霍爾傳感器可以采用金屬和半導(dǎo)體等制成,效應(yīng)質(zhì)量的改變?nèi)Q于導(dǎo)體的材料,材料會(huì)直接影響流過(guò)傳感器的正離子和電子。制造霍爾元件時(shí),汽車工業(yè)通常使用三種半導(dǎo)體材料,即砷化鎵、銻化銦以及砷化銦。最常用的半導(dǎo)體材料當(dāng)屬砷化銦。


霍爾傳感器的形式?jīng)Q定了放大電路的不同,其輸出要適應(yīng)所控制的裝置。這個(gè)輸出可能是模擬式,如加速位置傳感器或節(jié)氣門位置傳感器,也可能是數(shù)字式。如曲軸或凸輪軸位置傳感器。


當(dāng)霍爾元件用于模擬式傳感器時(shí),這個(gè)傳感器可以用于空調(diào)系統(tǒng)中的溫度表或動(dòng)力控制系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置傳感器?;魻栐c微分放大器連接,放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉(zhuǎn)軸上,軸在旋轉(zhuǎn)時(shí),霍爾元件上的磁場(chǎng)加強(qiáng)。其產(chǎn)生的霍爾電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例。


當(dāng)霍爾元件用于數(shù)字信號(hào)時(shí),例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器,必須首先改變電路?;魻栐c微分放大器連接,微分放大器與施密特觸發(fā)器連接。在這種配置中。傳感器輸出一個(gè)開(kāi)或關(guān)的信號(hào)。在多數(shù)汽車電路中,霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號(hào)電路接地。要完成這項(xiàng)工作,需要一個(gè)NPN晶體管與施密特觸發(fā)器的輸出連接。磁場(chǎng)穿過(guò)霍爾元件,一個(gè)觸發(fā)器輪上的葉片在磁場(chǎng)和霍爾元件之間通過(guò)。

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