什么是霍爾效應？霍爾效應傳感器是如何工作的

在本教程中，我們將學(xué)習什么是霍爾效應以及霍爾效應傳感器是如何工作的。您可以觀(guān)看以下視頻或閱讀下面的書(shū)面教程。

概述

霍爾效應是測量磁場(chǎng)最常用的方法，而霍爾效應傳感器在當代有著(zhù)廣泛的應用。例如，它們可以作為車(chē)輪轉速傳感器以及曲軸或凸輪軸位置傳感器在車(chē)輛中找到。此外，它們還經(jīng)常被用作開(kāi)關(guān)、MEMS羅盤(pán)、接近傳感器等。我們先來(lái)解釋一下霍爾效應。

什么是霍爾效應？

這是一個(gè)解釋霍爾效應的實(shí)驗：如果我們有一個(gè)薄的導電板，如圖所示，我們設置電流流過(guò)它，電荷載流子將沿著(zhù)一條直線(xiàn)從極板的一側流向另一側。

現在，如果我們在板塊附近帶一些磁場(chǎng)，我們會(huì )因為一種叫做洛倫茲力的力而干擾電荷載流子的直線(xiàn)流動(dòng)(). 在這種情況下，電子會(huì )偏向極板的一側，而正空穴則偏向極板的另一側。這意味著(zhù)，如果我們現在在另兩個(gè)側面之間放置一個(gè)電表，我們將得到一些可以測量的電壓。

所以，正如我們上面所解釋的，獲得一個(gè)可測量電壓的效果，被稱(chēng)為霍爾效應，這個(gè)效應是1879年埃德溫·霍爾發(fā)現的。

霍爾效應傳感器

霍爾效應磁傳感器的基本霍爾元件大多提供非常小的電壓，每高斯只有幾微伏，因此，這些器件通常是用內置的高增益放大器制造的。

有兩種霍爾效應傳感器，一種提供模擬輸出，另一種提供數字輸出。模擬傳感器由電壓調節器、霍爾元件和放大器組成。從電路圖可以看出，傳感器的輸出是模擬的，并且與霍爾元件的輸出或磁場(chǎng)強度成正比。由于其連續線(xiàn)性輸出，這些類(lèi)型的傳感器適用于測量接近度。

另一方面，數字輸出傳感器只提供兩種輸出狀態(tài)，即"開(kāi)"或"關(guān)"。這些類(lèi)型的傳感器有一個(gè)附加元件，如電路圖所示。這是施密特觸發(fā)器，它提供滯后或兩個(gè)不同的閾值水平，所以輸出要么高要么低。更多細節，你可以查看我的特別教程。這種傳感器的一個(gè)例子是霍爾效應開(kāi)關(guān)。它們通常用作限位開(kāi)關(guān)，例如在3D打印機和CNC機器中，以及在工業(yè)自動(dòng)化系統中用于檢測和定位。

霍爾效應傳感器的其他當代應用是測量車(chē)輪/RPM以及確定曲軸或凸輪軸在發(fā)動(dòng)機系統中的位置。這些傳感器由一個(gè)霍爾元件和一個(gè)永久磁鐵組成，它們被放置在旋轉軸上的齒盤(pán)附近。

傳感器和輪齒之間的間隙非常小，因此每次輪齒經(jīng)過(guò)傳感器附近時(shí)，它都會(huì )改變周?chē)拇艌?chǎng)，從而導致傳感器的輸出變高或變低。因此，該傳感器的輸出是一個(gè)方波信號，可以方便地用來(lái)計算旋轉軸的轉速。