什么是霍爾效應傳感器？它是如何工作的？

霍爾效應是測量磁場(chǎng)最常用的方法，并且霍爾效應傳感器在現代得到了廣泛的應用和廣泛的應用。例如，它們在汽車(chē)上用作車(chē)輪轉速傳感器和曲軸或凸輪軸位置傳感器。它們通常被用作開(kāi)關(guān)、MEMS羅盤(pán)、接近傳感器和其他應用?，F在我們來(lái)看看這些傳感器是如何工作的，但是首先，讓我們來(lái)定義霍爾效應。

描述霍爾效應如下所示：如果我們有一個(gè)像圖中所示的導電板并向其施加電流，則電荷載流子將沿直線(xiàn)從一側流向另一側。

現在，如果我們在極板附近施加一個(gè)磁場(chǎng)，我們可以在洛倫茲力的作用下破壞載流子的直線(xiàn)流。電子會(huì )偏向極板的一邊，而正空穴則會(huì )偏向另一邊。這意味著(zhù)如果我們現在用電表連接另兩個(gè)側面，我們就可以得到一個(gè)可以測量的電壓。

如前所述，獲得可測量電壓的效果被稱(chēng)為霍爾效應，這是1879年埃德溫·霍爾發(fā)現的。

霍爾效應傳感器檢測磁場(chǎng)功率的變化。這種傳感器為機器人傳感器的應用提供了廣泛的可能性。

它們可用于接近、定位、速度和電流傳感等應用。它們通常用于氣動(dòng)氣缸上，用于將氣缸的位置與PLC或機器人控制器進(jìn)行通信。

汽車(chē)、個(gè)人電子和機器人只是使用霍爾效應傳感器的少數行業(yè)。根據應用的不同，它們比其他傳感器有一些優(yōu)勢。

它們被完全包裹起來(lái)，因為它們在磁場(chǎng)中工作，使它們不易受到骯臟或潮濕環(huán)境的損害。它們比機械系統在大量循環(huán)后磨損或傾斜讀數的可能性更小。

由于霍爾效應傳感器不需要物理接觸就可以正常工作，因此其可靠性和使用壽命在廣泛的應用中非常有用。它們可以提供比機械單位更高的重復性和準確性，因為它們不會(huì )對機械或工具產(chǎn)生物理干擾。

最好從霍爾效應的基本知識開(kāi)始理解霍爾效應傳感器。當電流在磁場(chǎng)中流過(guò)導體時(shí)，電子被磁場(chǎng)推向導體的一側。

霍爾效應可以用來(lái)測量導體中的電流，這些導體是由特定的參數構成的。例如，一個(gè)扁平金屬導體上的電壓比一個(gè)導體周?chē)碾妷焊芙沂净魻栃?/span>

當磁場(chǎng)作用于平板上時(shí)，在導體上移動(dòng)的電子被迫向一邊移動(dòng)。由于可以計算撓度之和，因此該裝置有著(zhù)廣泛的應用。

用平板導體計算霍爾效應傳感器的磁場(chǎng)強度。當磁鐵靠近傳感器時(shí)，傳感器檢測到并將信息發(fā)送給控制器。

當磁鐵靠近傳感器時(shí)，穿過(guò)極板的電荷轉移到一邊，一邊產(chǎn)生正電荷，另一邊產(chǎn)生負電荷。確定了極板兩側的電壓差，可以用來(lái)計算磁強度或傳感器的接近度。

霍爾效應傳感器有兩種基本類(lèi)型：

當磁場(chǎng)強度達到一定的振幅和/或極性時(shí)，閾值（也稱(chēng)為數字或開(kāi)關(guān)）產(chǎn)生恒定的霍爾電壓。有幾種不同的閾值設備配置，例如鎖存設備在正電場(chǎng)強度達到閾值時(shí)開(kāi)啟，但僅在相同強度的負電場(chǎng)達到閾值時(shí)關(guān)閉，在只有正電場(chǎng)達到閾值時(shí)開(kāi)啟，但在其他情況下關(guān)閉，以及當正負電場(chǎng)達到閾值時(shí)開(kāi)啟的設備。閾值也可以在一些計算機中編程。

線(xiàn)性（模擬輸出傳感器）產(chǎn)生與周?chē)艌?chǎng)強度成比例的霍爾電壓。電壓擺動(dòng)的極性由周?chē)艌?chǎng)的方向決定。當表達性的動(dòng)作必須被感知為位置的微小變化時(shí)，線(xiàn)性裝置在音樂(lè )應用中更為常用。

霍爾效應傳感器是由磁場(chǎng)驅動(dòng)的，在許多應用中，連接到運動(dòng)軸或裝置的單個(gè)永久磁鐵可以控制裝置。有許多不同形式的磁感應運動(dòng)，包括“頭朝上”、“側向”、“推拉”和“推-推”等。為了保證磁力線(xiàn)的敏感度和磁通的最佳配置，必須保證磁力線(xiàn)的靈敏度始終處于正確的位置。

為了確保線(xiàn)性度，還需要磁場(chǎng)強度發(fā)生顯著(zhù)變化的高場(chǎng)強磁體。有幾種方法可以檢測磁場(chǎng)，使用單個(gè)磁鐵的兩種最常見(jiàn)的傳感配置如下所示：正面檢測和側面檢測是兩種類(lèi)型的檢測。

磁場(chǎng)必須垂直于霍爾效應傳感系統，并直接接近傳感器的主動(dòng)面進(jìn)行“正面探測”，顧名思義。從某種程度上說(shuō)，這是一種“前沿”的方法。

這種直接的方法產(chǎn)生一個(gè)輸出信號，VH，在線(xiàn)性器件中，它反映磁場(chǎng)功率或磁通密度，作為與霍爾效應傳感器距離的函數。輸出電壓隨著(zhù)磁場(chǎng)的增大而增大，反之亦然。

正磁場(chǎng)和負磁場(chǎng)也可以用線(xiàn)性?xún)x器區分。為了指示位置檢測，可以制作非線(xiàn)性裝置，在遠離磁鐵的預設氣隙距離處觸發(fā)輸出“開(kāi)”。

“側向探測”是第二種傳感配置。這就需要在霍爾效應元件的表面上橫向移動(dòng)磁鐵。例如，計數旋轉磁鐵或測量電機的旋轉速度、側向或滑動(dòng)，對于在固定氣隙距離內穿過(guò)霍爾元件表面時(shí)檢測磁場(chǎng)的存在是有用的。

當磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)傳感器的零磁場(chǎng)中心線(xiàn)時(shí)，根據磁場(chǎng)的方向，可以產(chǎn)生代表正輸出和負輸出的線(xiàn)性輸出電壓。這可以識別垂直和水平方向上的方向運動(dòng)。

霍爾效應傳感器有著(zhù)廣泛的應用，特別是作為近距離傳感器。如果環(huán)境因素包括水、振動(dòng)、灰塵或油，例如在汽車(chē)應用中，它們可以代替光學(xué)和光傳感器。目前的感應也可以用霍爾效應儀器來(lái)實(shí)現。

6霍爾效應傳感器和感應式傳感器有什么區別？

霍爾效應傳感器可以用來(lái)檢測鐵和鋼等鐵磁性材料，除了檢測磁鐵和磁場(chǎng)的存在與否之外，還可以在裝置的活動(dòng)區域后面放置一個(gè)小的永久“偏壓”磁鐵。由于引入鐵質(zhì)材料而引起的磁場(chǎng)的任何移動(dòng)或中斷都可以用低至mV/G的靈敏度進(jìn)行檢測。

根據器件的類(lèi)型，無(wú)論是數字的還是線(xiàn)性的，有多種方法可以將霍爾效應傳感器連接到電路和電子電路上。下面是一個(gè)發(fā)光二極管的例子，非常簡(jiǎn)單。

由于磁場(chǎng)運動(dòng)的不同，霍爾效應傳感器有多種用途。在工業(yè)和家庭環(huán)境中，這些儀器最常見(jiàn)的應用是測量物體的存在、位置和距離。

電流傳感器、壓力傳感器和流體流量傳感器都是霍爾效應傳感器在工業(yè)和制造過(guò)程中的常用應用。在電流互感器中，霍爾效應傳感器是一種廉價(jià)的、非接觸式的直流磁通量測量方法。

速度傳感器通過(guò)計算軸或盤(pán)在給定時(shí)間內旋轉的次數來(lái)工作。一個(gè)連接在電機軸上的圓盤(pán)在霍爾效應傳感器旁邊旋轉，周?chē)写盆F。

當磁鐵穿過(guò)傳感器時(shí)，傳感器的狀態(tài)會(huì )發(fā)生變化。根據這些數據，傳感器計算轉數。例如，如果磁軸每轉四次，磁棒就會(huì )旋轉四次。

這使傳感器能夠根據每轉四個(gè)脈沖的已知參數測量轉速。

該技術(shù)應用于無(wú)刷直流電機的速度跟蹤和軸位檢測。這使他們能夠在特定的轉速范圍內運行，同時(shí)仍然允許他們隨時(shí)改變電機轉速。

這使得控制馬達更加容易。它還允許他們監測軸在電機上的位置，使他們在機器人行業(yè)比沒(méi)有霍爾效應傳感器的電機更靈活。

基于磁場(chǎng)，霍爾效應傳感器可以檢測接近性。如果磁場(chǎng)強度恒定且已定義，則可以確定傳感器相對于磁鐵的位置。

當磁鐵移動(dòng)到其范圍內時(shí)，傳感器改變狀態(tài)并向控制器發(fā)出警報?；魻栃獋鞲衅饔卸喾N用途。機器人工具、機器人夾持器、氣動(dòng)和其他各種非機器人應用都使用它們。

7霍爾效應的起源是什么？

近距離霍爾效應傳感器也可用于機器人技術(shù)。它們很適合探測磁場(chǎng)強度和磁場(chǎng)接近度?；魻栃獋鞲衅骺捎糜跐M(mǎn)足各種安全要求。它們通常用于工裝中，以向控制裝置提供夾緊確認。

夾緊確認鎖定單元的操作，直到所有部分完全夾緊，使其安全工作。嵌入在工具中的磁鐵在正確夾緊時(shí)屬于霍爾效應傳感器的感應范圍內，通常指示零件確認。當所有傳感器顯示一個(gè)信號時(shí)，機器人控制器或可編程邏輯控制器（PLC）知道電池可以安全運行。

在機器人工業(yè)中，霍爾效應傳感器非常有用。為了感知細胞的變化，大多數機器人細胞使用霍爾效應傳感器。它們用于讀取直流無(wú)刷電機的速度和位置。它們用于氣缸中，以確定氣缸是否伸出或縮回。

它們也可以通過(guò)通知控制機構工裝夾具確認來(lái)保持員工健康。如果沒(méi)有霍爾效應傳感器，機器人行業(yè)將大相徑庭。

凸輪軸和曲軸位置傳感器是分別控制凸輪軸和曲軸位置的霍爾效應傳感器。在傳感器前面，一個(gè)小磁鐵經(jīng)過(guò)。當磁鐵靠近傳感器時(shí)，輸出電壓增加。當磁鐵離開(kāi)傳感器時(shí)，電壓下降。為了評估軸位置，電子控制模塊跟蹤這些傳感器輸出。由于凸輪軸和曲軸位置傳感器以及其他電氣傳感器、電磁閥和噴油器，ECM可以保持精確的發(fā)動(dòng)機控制。了解霍爾效應傳感器的基本知識將幫助您正確測試有問(wèn)題的傳感器。

?步驟1

從發(fā)動(dòng)機缸體上拆下傳感器。清除傳感器尖端上的所有油、污垢或金屬屑。

?步驟2

檢查發(fā)送至ECM的凸輪軸傳感器或曲軸信號的發(fā)動(dòng)機示意圖。應拆下ECM的信號線(xiàn)。將信號線(xiàn)連接到跨接導線(xiàn)的一端。將跨接導線(xiàn)的另一端連接到樂(lè )觀(guān)探頭的邊緣。將負極探針連接到穩定的底盤(pán)接地上。如有必要，用跨接導線(xiàn)和鱷魚(yú)夾將負極探針連接至底盤(pán)接地。

要測試直流電壓，請切換電壓表。將鑰匙開(kāi)關(guān)轉到“On”位置。理想情況下，電壓應為0伏左右。緩慢旋轉垂直于傳感器前端的磁鐵。當磁鐵接近傳感器時(shí)，電壓應升高，當磁鐵移開(kāi)時(shí)，電壓應下降。如果電壓沒(méi)有變化，則傳感器或傳感器的連接有故障。

1霍爾效應傳感器是如何工作的？

利用半導體（如硅），霍爾效應傳感器的工作原理是測量器件置于磁場(chǎng)中時(shí)電壓的變化。換句話(huà)說(shuō)，一旦霍爾效應傳感器檢測到它現在處于磁場(chǎng)中，它就可以感應到物體的位置。

2什么觸發(fā)霍爾效應裝置？

霍爾效應傳感器是由磁場(chǎng)激活的，在許多應用中，該裝置可以由一個(gè)固定在移動(dòng)軸或裝置上的永久磁鐵來(lái)操作。有許多不同類(lèi)型的磁鐵運動(dòng)，如“頭朝上”、“側向”、“推-拉”或“推-推”等感應運動(dòng)。

3霍爾效應傳感器有什么用？

霍爾效應傳感器通常用來(lái)計時(shí)車(chē)輪和軸的速度，例如內燃機點(diǎn)火正時(shí)、轉速表和防抱死制動(dòng)系統。它們用于無(wú)刷直流電動(dòng)機中檢測永磁體的位置。

4霍爾效應的原理是什么？

霍爾效應原理指出，當載流導體或半導體被引入垂直磁場(chǎng)時(shí)，可以在與電流路徑成直角的位置測量電壓。

5霍爾效應傳感器有多靈敏？

這些比率測量裝置的靈敏度分別為5 mV/高斯和2.5 mV/高斯，工作溫度范圍為-40°C至150°C，并在其整個(gè)工作范圍內進(jìn)行溫度補償。

6霍爾效應傳感器和感應式傳感器有什么區別？

感應式傳感器檢測金屬物體，霍爾效應傳感器檢測磁場(chǎng)的存在。

7霍爾效應的起源是什么？

霍爾效應的歷史始于1879年，當時(shí)埃德溫H.霍爾發(fā)現，在外加磁場(chǎng)中，載流金屬帶上會(huì )出現一個(gè)小的橫向電壓。

8你怎么知道霍爾傳感器壞了嗎？

失去動(dòng)力、噪音大和感覺(jué)馬達被某種方式阻塞，這些都是控制器死機或馬達內部霍爾傳感器可能有問(wèn)題的跡象。

9霍爾效應傳感器內部是什么？

霍爾效應傳感器是一種半導體材料的薄片，就像微型或RAM設備中的芯片一樣。它是根據電磁原理工作的。當你移動(dòng)一塊足夠靠近傳感器的磁鐵時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)小電壓。這是一個(gè)放大器，它將電壓提升到足夠高的水平，以供其他電子設備使用。

最好的例子是車(chē)輪轉速傳感器。一個(gè)小磁鐵附在汽車(chē)輪子的內側。每次磁鐵經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，即車(chē)輪旋轉一圈。信息被傳送到速度表和里程表單元，并在那里顯示給駕駛員。

10什么是車(chē)輛上的霍爾效應傳感器？

霍爾效應傳感器靠磁場(chǎng)工作，也可稱(chēng)為曲柄位置傳感器。它檢查曲軸位置，以便發(fā)動(dòng)機點(diǎn)燃火花塞。如果情況不好，發(fā)動(dòng)機可能會(huì )失速，在沒(méi)有霍爾效應傳感器信號的情況下無(wú)法起動(dòng)。

霍爾效應傳感器也可用于確定速度、距離或發(fā)動(dòng)機曲軸位置和凸輪軸位置。所有的霍爾效應傳感器內部都有不同的電子元件，具有不同的程序測量值，不可互換。