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《开关型霍尔传感器的原理与工程实现（重要）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、6物理实验第23卷第7期开关型霍尔传感器的原理与工程实现宋青权伟龙齐新元(兰州铁道学院基础科学系甘肃兰州730070)摘要:介绍了开关型霍尔传感器的工作原理,设计了适用于工程测量的具体线路,并分析了该线路的特点.关键词:开关型霍尔传感器;工程实现;差动放大电路中图分类号:TN382文献标识码:A文章编号:1005-4642(2003)07-0006-04PrincipleandengineeringrealizationofHallswitchsensorSONGQingQUANWei-longQIXin-y
2、uan(DepartmentofFundamentalScience,LanzhouRailwayUniversity,Lanzhou,Gansu,730070)Abstract:TheworkingprincipleofHallswitchsensorisintroduced.Aconcretecircuitforbeingapplicabletotheengineeringmeasuringisdesigned,andthecharacteristicsofthecircuitareanalyzed.Ke
3、ywords:Hallswitchsensor;engineeringrealization;circuitofdifferentialamplifier知识,而且还要求具备电子技术等方面的知识,1引言除此之外,还要求具备综合应用及一定的工程20世纪90年代初,集成霍尔传感器技术设计能力.因此,自制霍尔开关被列为该项目的得到了迅猛的发展,各种功能的集成霍尔传感一个子项目.器在工业、交通、通讯等领域的自动控制中得到2霍尔传感器的工作原理了大量的应用.如磁感应强度的测量、角度和位移的测量、周期和转速的测量、液位控
4、制、产品由霍尔效应原理可知,当霍尔片处于磁场计数、车辆行程计量等.中,并在垂直于磁场的方向上通以电流时,霍尔为了培养学生的创新意识,提高学生理论片上与电流和磁场垂直的方向上将会有霍尔电联系实际和初步的工程实践能力,我教研室为势差VH=KBI输出.当通过霍尔片的电流恒二年级以上的学生开辟了物理大实验创新基定不变时,改变磁场的大小,可以改变霍尔电势地,在物理学与其它后继专业课之间架起了一差VH.座桥梁.“霍尔传感器及其应用”就是其中的一开关型霍尔传感器由稳压器A、硅霍尔片个项目.开关型霍尔传感器是集成霍尔传感器B
5、、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输的一种,它主要被应用于周期和频率的测量、转出E五部分组成,如图1所示.从输入端1输入速的测量、液位控制等方面.从原理上讲,霍尔电压VCC,经稳压器A稳压后加在硅霍尔片B开关显得较为简单,但是设计霍尔开关却需要的两端,以提供恒定不变的工作电流.在垂直于具备较宽的知识结构,它不仅要求具备物理学霍尔片的感应面方向施加磁场,产生霍尔电势物理实验第23卷第7期7初步选定霍尔开关的“工作点”为Bop=70mT,此时磁钢与霍尔片的距离为r=4.2mm.根据霍尔效应原理,当Bop=70
6、mT时,霍尔电势差为VH=6.1mV.若要使D触发器输出转换为高电平,它的输入要大于8.3V,要将VH放大1360倍以上.由此增益推出,若要图1开关型霍尔传感器构成使D触发器输出转换为低电平,它的输入要小差VH,该VH信号经差分放大器C放大后送至于5.2V,对应的VH小于3.8mV,“释放点”为施密特触发器D整形.当磁场达到“工作点”Brp=44mT,此时磁钢与霍尔片的距离为r=(即Bop)时,触发器D输出高电压(相对于地电5.4mm.位),使三极管E导通,输出端Vo输出低电位,硅霍尔片提供的差模直流信号VH
7、放大后此状态称为“开”.当施加的磁场达到“释放点”要用单端方式输出,虽然它的差模信号只有几(即Brp)时,触发器D输出低电压,使三极管EmV,但是共模噪声可高达几V,且差模信号的截止,输出端Vo输出高电位,此状态称为“关”.放大倍数要求上千倍之高,因此放大器减小输这样2次高低电位变换,使霍尔传感器完成了入漂移、噪声的能力和抑制共模信号的能力等1次开关动作.如图2所示.Bop-Brp称为磁滞.因素对总的精度至关重要.考虑到上述这些特在此差值内,输出电位Vo保持高电位或低电位点,若采用单级放大,一个微小的扰动都会
8、使输不变,因而输出稳定可靠.出达到饱和,而且单级放大倍数过大容易引起线路自激振荡,同时降低频带宽度.通过对多种方案的试验、比较,我们认为应该采用多级放大,本实验中采用的2级放大的高输入阻抗差分放大器效果最好.所设计的开关型霍尔传感器的电路如图3所示,其中:A1～A4运算放大器全部采用图2开关型霍尔传感器输出电压±15V电源.与外加磁感应强度关系3.2差分放大器的设计3.2.1输入电阻3开关型霍尔传感
