霍爾效應傳感器的5個(gè)重要應用
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什么是磁傳感器？
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202206/435082.htm磁性傳感器
磁傳感器是能夠檢測和分析由磁鐵或電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的設備。它們可用于不同類(lèi)型的應用，例如感應磁場(chǎng)位置和角度的變化，感應磁場(chǎng)強度或方向的變化等。
有多種類(lèi)型的磁傳感器，例如用于檢測磁場(chǎng)強度變化的霍爾效應傳感器（霍爾開(kāi)關(guān)、線(xiàn)性霍爾傳感器等），用于檢測磁場(chǎng)方向變化的磁阻傳感器、用于檢測磁場(chǎng)角度變化的角度傳感器、3D 霍爾傳感器以及磁性速度傳感器。霍爾效應傳感器被廣泛應用于接近傳感器、位置和速度測量等領(lǐng)域。它們甚至用于計算機打印機、氣缸、計算機鍵盤(pán)等。
磁傳感器通常是一種固態(tài)器件，由于其高精度和準確度高、操作少、維護成本相對較低、設計緊湊等特點(diǎn)，如今需求量很大。例如，工業(yè)應用是可用的，密封的霍爾效應器件是防水的，并且其制造方式也可以抵抗任何振動(dòng)。
磁傳感器廣泛用于汽車(chē)系統，特別是用于分析汽車(chē)座椅、安全帶的位置和用于控制安全氣囊系統以及用于檢測車(chē)輪轉速以用于防抱死制動(dòng)系統（ABS）。
霍爾效應傳感器是磁傳感器，其輸出取決于磁傳感器周?chē)拇艌?chǎng)或磁通量密度。
“霍爾”這個(gè)詞來(lái)自第一次發(fā)現這種霍爾效應的 Edwin Hall 博士。
如果存在垂直于電流通過(guò)的物體的外部磁場(chǎng)，則會(huì )在垂直于磁場(chǎng)和電流的方向上產(chǎn)生電動(dòng)勢。
什么是霍爾電壓 ？
如果在磁傳感器中施加外部磁場(chǎng)，它就會(huì )被激活?；魻栃獋鞲衅鞯妮敵鲭妷号c通過(guò)的施加磁場(chǎng)強度成正比。在外場(chǎng)超過(guò)特定的磁通密度閾值后，會(huì )產(chǎn)生輸出電壓，通常稱(chēng)為霍爾電壓（VH）。
霍爾系數
霍爾系數RH的單位通常以m3/C, or Ω·cm/G 表示。
霍爾效應傳感器的構造：
霍爾效應傳感器通常由一塊矩形半導體組成，例如銦銻 (InSb) 或砷化鎵 (GaAs)，稱(chēng)為霍爾探頭，安裝在 鋁板上并完全覆蓋在探頭內部。由非磁性材料制成的探針柄與探針頭連接，使得半導體矩形板的平面垂直于探針柄。
當設備被激活時(shí)，電流會(huì )持續流過(guò)半導體。如果外部磁場(chǎng)線(xiàn)與探頭成直角，使得磁場(chǎng)線(xiàn)穿過(guò)探頭傳感器的直角，則會(huì )產(chǎn)生稱(chēng)為“霍爾效應”電壓的電壓，并且設備會(huì )提供讀數外場(chǎng)的磁通密度 (B)。
霍爾效應傳感器的符號：
什么是霍爾效應傳感器？
霍爾效應傳感器的工作原理
霍爾效應傳感器的工作主要是由于洛倫茲力的影響（它是帶電粒子由于電場(chǎng)或磁場(chǎng)而受到的力，即簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)）。
在存在足夠大小的現有外部磁場(chǎng)的情況下，半導體板中的電子被偏轉向板的一個(gè)邊緣，即，由于作用在它們上的洛倫茲力，空穴和電子向板的任一側移動(dòng)。
為此，半導體的一側帶負電，而另一側則帶正電。由于在這兩側積累了相反的電荷，這會(huì )在矩形板的兩側產(chǎn)生電壓梯度。該電壓稱(chēng)為霍爾電壓 (V H )，通過(guò)使用外部磁場(chǎng)產(chǎn)生這種可測量的霍爾電壓的效果稱(chēng)為霍爾效應。
為了產(chǎn)生電位差以產(chǎn)生可測量的電壓，外部磁場(chǎng)線(xiàn)必須與電流流過(guò)平板的平面成直角。此外，應為霍爾效應傳感器提供正確的極性以使其工作。
霍爾效應傳感器工作
當電子和空穴相互遠離時(shí)，會(huì )產(chǎn)生電位梯度，并且分離會(huì )增加，直到電場(chǎng)產(chǎn)生的力與磁場(chǎng)產(chǎn)生的力相平衡。當兩個(gè)力相互平衡時(shí)，電流不會(huì )發(fā)生變化，并且在該點(diǎn)檢測到的霍爾電壓并根據該磁通密度 (B) 已計算出來(lái)。
如果輸出電壓與磁通密度成線(xiàn)性關(guān)系，則稱(chēng)其為線(xiàn)性霍爾效應傳感器，如果在不同磁通密度下輸出電壓有急劇下降，則稱(chēng)為閾值霍爾效應傳感器。
我們聽(tīng)說(shuō)過(guò)感應式傳感器，它會(huì )響應變化的磁場(chǎng)，因為它會(huì )在線(xiàn)圈中感應出電流，從而在其輸出中產(chǎn)生電壓。因此，電感式傳感器只能檢測靜態(tài)（不變）磁場(chǎng)，而霍爾效應傳感器可以檢測變化和不變的磁場(chǎng)。
霍爾效應傳感器可以提供有關(guān)用于產(chǎn)生電壓的磁極類(lèi)型以及外部磁通密度 (B) 大小的信息。使用一組傳感器，我們可以找到所使用的外部磁鐵的相對位置。
霍爾效應傳感器的輸出電壓通常非常小，即使在傳感器上施加強外部磁場(chǎng)時(shí)也只有幾微伏。因此，大多數市售霍爾效應傳感器都內置有直流放大器和穩壓器，以提高傳感器的靈敏度和輸出電壓的幅度。
模擬和數字霍爾效應傳感器
霍爾效應傳感器的輸出可以是線(xiàn)性（模擬）或數字。線(xiàn)性霍爾效應傳感器的輸出與外部磁場(chǎng)成正比，即通過(guò)傳感器的磁通量密度取自差分運算放大器的輸出?；魻栃€(xiàn)性（模擬）傳感器具有隨外部磁場(chǎng)強度變化而變化的連續電壓輸出。
霍爾效應傳感器公式：
線(xiàn)性霍爾效應傳感器的輸出可以表示為：
在霍爾效應的情況下，數字傳感器的輸出取自 OPAMP 的輸出，而 OPAMP 又與具有內置滯后功能的施密特觸發(fā)器相連，從而減少了輸出電壓的振蕩。在這種情況下，只有當外部場(chǎng)強高于設備中的特定值時(shí)，設備才會(huì )從關(guān)閉狀態(tài)切換到開(kāi)啟狀態(tài)。
霍爾效應傳感器類(lèi)型：
根據它們運行所需的外部磁極的類(lèi)型，霍爾效應傳感器有兩種類(lèi)型。
雙極，單極。
使用單個(gè)磁鐵的霍爾效應傳感器中最常見(jiàn)的兩種傳感配置是正面檢測和側向檢測。在側向檢測中，需要在霍爾效應元件的正面側向移動(dòng)磁鐵。在正面檢測中，磁鐵以垂直于霍爾元件平面的方式朝向和遠離霍爾元件移動(dòng)。
霍爾效應傳感器的應用：
位置傳感器： 在開(kāi)/關(guān)模式下工作時(shí)，即具有數字輸出，檢測磁性材料的出現是霍爾效應傳感器的重要工業(yè)應用之一。
直流變壓器： 霍爾效應傳感器用于測量直流磁通量，從而可以計算出直流電流。
鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)： 對于某些計算機鍵盤(pán)，正在使用霍爾效應開(kāi)關(guān)。但由于其成本相對較高，其高可靠性?xún)H限于航空航天和軍事領(lǐng)域。
油位指示器： 霍爾效應傳感器使用位置感應來(lái)感應浮動(dòng)元件的位置，并用作汽車(chē)油位指示器。電動(dòng)跑步機： 霍爾傳感器在這里用于速度傳感器，也用于因意外跌倒而導致的緊急停止。跑步機中使用者的腰帶與拉繩相連，而拉繩又與磁鐵相連。如果用戶(hù)不小心跌倒，磁鐵會(huì )脫落，電源會(huì )中斷，機器會(huì )停止。
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