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时间:2018-12-08
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1、霍尔传感器的误差消除方法,霍尔传感器在使用中的注意事项 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。 霍尔传感器的误差
2、消除方法,霍尔传感器在使用中的注意事项 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。 霍尔传感器的误差 霍尔传感
3、器以无触点,体积小,结构简单等优点,在电测、自动控制和计算装置等方面得到了广泛应用。由于霍尔传感器产生误差的原因多,目前虽然采取了各种补偿措施,但仅用一种补偿电路很难有效地对各种误差进行补偿。为此,本文设计了一种电路,不用补偿电路就能有效地对各种误差进行补偿。 主要误差及产生原因 1.零位误差 零位误差是由不等位电势所造成的。产生不等位电势的主要原因是:2个霍尔电极没有安装在同一等位面上;材料不均匀造成电阻分布不均匀,控制电极接触不良,造成电流分布不均匀等。 2.寄生直流电势误差 产生寄生直流电势的主要原因是:控制极与霍
4、尔极元件接触不良,形成非欧姆接触;2个霍尔电极大小不对称,使2个电极的热容量不同,散热状态不同,两极间出现温差电势,使霍尔元件产生温漂所致。 3.感应零位电势误差 霍尔元件在交流或脉动磁场中工作时,即使不加控制电流,由于霍尔极分布不对称,霍尔端也有一定输出,其大小正比于磁场的脉动频率、磁感应强度的幅值和两霍尔电极引线构成的感应面积。 4.自励磁场零位电势误差 当霍尔元件通以控制电流时,此电流也会产生磁场,称自励磁场。当电极引线不对称时,元件两边磁感应强度不相等,将有自励场的零位电势输出。 5.温度误差 目前,为了消除以
5、上误差,除在工艺上注意外,一般都采用电阻补偿电路进行补偿,但在较精密的测量中效果仍不理想。 消除各种误差的方法 所取的电位经运放A4组成的电压跟随器驱动电缆的屏蔽层,这样就较好地抑制了交流共模电压的干扰。图3所示的电路,适用于各种传感器电路。 霍尔传感器使用中的注意事项 (1)为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。 (2)使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,
6、影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。 (3)在大多数场合,霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力,一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的,但当有更强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有: ①调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小 ②在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩 ③选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块。 (4)测量的最佳精度是在额定值
7、下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应超过80℃。 霍尔传感器的特点(与普通互感器比较) 1、霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波。 2、原边电路与副边电路之间完全电绝缘,绝缘电压一般为2KV至12KV,特殊要求可达20KV至50KV。 3、精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形
8、的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。 4、线性度好:优于0.1% 5、动态性能好:响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs 6、霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制
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