霍爾傳感器的誤差消除方法，霍爾傳感器在使用中的注意事項

　　霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃谴烹娦囊环N，這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機構時(shí)發(fā)現的。后來(lái)發(fā)現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應實(shí)驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類(lèi)型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

　　霍爾傳感器的誤差

　　霍爾傳感器以無(wú)觸點(diǎn)，體積小，結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在電測、自動(dòng)控制和計算裝置等方面得到了廣泛應用。由于霍爾傳感器產(chǎn)生誤差的原因多，目前雖然采取了各種補償措施，但僅用一種補償電路很難有效地對各種誤差進(jìn)行補償。為此，本文設計了一種電路，不用補償電路就能有效地對各種誤差進(jìn)行補償。

　　主要誤差及產(chǎn)生原因

　　1．零位誤差

　　零位誤差是由不等位電勢所造成的。產(chǎn)生不等位電勢的主要原因是：2個(gè)霍爾電極沒(méi)有安裝在同一等位面上；材料不均勻造成電阻分布不均勻，控制電極接觸不良，造成電流分布不均勻等。

　　2．寄生直流電勢誤差

　　產(chǎn)生寄生直流電勢的主要原因是：控制極與霍爾極元件接觸不良，形成非歐姆接觸；2個(gè)霍爾電極大小不對稱(chēng)，使2個(gè)電極的熱容量不同，散熱狀態(tài)不同，兩極間出現溫差電勢，使霍爾元件產(chǎn)生溫漂所致。

　　3．感應零位電勢誤差

　　霍爾元件在交流或脈動(dòng)磁場(chǎng)中工作時(shí)，即使不加控制電流，由于霍爾極分布不對稱(chēng)，霍爾端也有一定輸出，其大小正比于磁場(chǎng)的脈動(dòng)頻率、磁感應強度的幅值和兩霍爾電極引線(xiàn)構成的感應面積。

　　4．自勵磁場(chǎng)零位電勢誤差

　　當霍爾元件通以控制電流時(shí)，此電流也會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，稱(chēng)自勵磁場(chǎng)。當電極引線(xiàn)不對稱(chēng)時(shí)，元件兩邊磁感應強度不相等，將有自勵場(chǎng)的零位電勢輸出。

　　5．溫度誤差

　　目前，為了消除以上誤差，除在工藝上注意外，一般都采用電阻補償電路進(jìn)行補償，但在較精密的測量中效果仍不理想。

　　消除各種誤差的方法

　　所取的電位經(jīng)運放A4組成的電壓跟隨器驅動(dòng)電纜的屏蔽層，這樣就較好地抑制了交流共模電壓的干擾。圖3所示的電路，適用于各種傳感器電路。

　　霍爾傳感器使用中的注意事項

　?。?）為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線(xiàn)圈和副邊線(xiàn)圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導線(xiàn)且導線(xiàn)完全填滿(mǎn)霍爾傳感器模塊孔徑。

　?。?）使用中當大的直流電流流過(guò)傳感器原邊線(xiàn)圈，且次級電路沒(méi)有接通電源或副邊開(kāi)路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度（故使用時(shí)要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時(shí)，要先進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線(xiàn)圈中通一同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值。

　?。?）在大多數場(chǎng)合，霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場(chǎng)干擾能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個(gè)兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾是可以忽略的，但當有更強的磁場(chǎng)干擾時(shí)，要采取適當的措施來(lái)解決。通常方法有：

　?、?調整模塊方向，使外磁場(chǎng)對模塊的影響最小

　?、?在模塊上加罩一個(gè)抗磁場(chǎng)的金屬屏蔽罩

　?、?選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊。

　?。?）測量的最佳精度是在額定值下得到的，當被測電流遠低于額定值時(shí)，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數。另外，原邊饋線(xiàn)溫度不應超過(guò)８０℃。

　　霍爾傳感器的特點(diǎn)（與普通互感器比較）

　　1、 霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實(shí)地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無(wú)法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波。

　　2、 原邊電路與副邊電路之間完全電絕緣，絕緣電壓一般為2KV至12KV，特殊要求可達20KV至50KV。

　　3、 精度高：在工作溫度區內精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量。而普通互感器一般精度為3%至5%且適合50Hz正弦波形。

　　4、 線(xiàn)性度好：優(yōu)于0.1%

　　5、 動(dòng)態(tài)性能好：響應時(shí)間小于１μs跟蹤速度di/dt高于50A/μs

　　6、 霍爾傳感器模塊這種優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能為提高現代控制系統的性能提供了關(guān)鍵的基礎。與此相比普通的互感器響應時(shí)間為10-12ms，它已不能適應工作控制系統發(fā)展的需要。

　　7、 工作頻帶寬：在0-100kHz頻率范圍內精度為１％。在０－５kHz頻率范圍內精度為0.5%。

　　8、 測量范圍：霍爾傳感器模塊為系統產(chǎn)品，電流測量可達50KA，電壓測量可達6400V。

　　9、 過(guò)載能力強：當原邊電流超負荷，模塊達到飽和，可自動(dòng)保護，即使過(guò)載電流是額定值的２０倍時(shí)，模塊也不會(huì )損壞。

　　10、 模塊尺寸小，重量輕，易于安裝，它在系統中不會(huì )帶來(lái)任何損失。

　　11、 模塊的初級與次級之間的“電容”是很弱的，在很多應用中，共模電壓的各種影響通?？梢院雎?，當達到幾千伏/μs的高壓變化時(shí)，模塊有自身屏蔽作用。

　　12、 模塊的高靈敏度，使之能夠區分在“高分量”上的弱信號，例如：在幾百安的直流分量上區分出幾毫安的交流分量。

　　13、 可靠性高：失效率：λ=0.43╳10-6/小時(shí)

　　14、 抗外磁場(chǎng)干擾能力強：在距模塊5-10cm處有一個(gè)兩倍于工作電流（2Ip）的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾而引起的誤差小于0.5%，這對大多數應用，抗外磁場(chǎng)干擾是足夠的，但對很強磁場(chǎng)的干擾要采取適當的措施。