霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。
遵循以下注意事项:
1、为了得到较好的动态特性和灵敏度,注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。
2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。
3、具有较强的抗外磁场干扰能力,但是,为了获得较高的测量准确度,当有较强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:
调整模块方向,使外磁场对模块的影响小;在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。
霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。
(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。
霍尔传感器的原理是基于霍尔效应。是由美国科学家霍尔(Edwin Herbert Hall)于 1879年发现的。霍尔元件是一种由半导体材料制成的薄片。如下图所示,如果在垂直于平面方向上施加一个外磁场B,再在沿前后平面方向两端施加一个外电场,则外磁场B将使电子运动发生偏移,结果在器件的左右两个侧面之间,就会产生电势,这种物理现象被称为霍尔效应,这个电势称为霍尔电势,其大小和外磁场B以及电流大小成比例。
霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点,被广泛应用于测量转动物体旋转速度。转速是以单位时间内的转数来进行衡量。转速的测量方法很多,根据脉冲计数来进行转速测量的方法主要有频率测量法、周期测量法和频率周期测量法。根据霍尔效应原理,可以将一块磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿,转盘随测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转,在转盘下方安装一个霍尔传感器,转盘随轴旋转时,受磁钢所产生的磁场的影响,霍尔传感器将输出脉冲信号,其频率和转速成正比,从而实现对转速的测量。
霍尔器件分为: 霍尔元件(Hall element)和霍尔集成电路(Hall IC)两大类,前者是一 个简单的霍尔片,使用时常常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者将霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。霍尔集成电路是随着半导体集成电路工业的发展近20年才出现的产品,但因它体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高,耐震动,不怕灰 尘、油污污染,成本低等优点,使其得到了极其广泛的应用。霍尔集成电路有很多其他称呼,如:霍尔效应集成电路(Hall Effect IC),霍尔效应传感集成电路(Hall Effect Sensor IC),霍尔传感器(Hall Sensor),霍尔电路,霍尔IC。Hall有时也被翻译成霍耳,所以也可称霍耳集 成电路等。以下简称霍尔IC。
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