传感器 第4版 教学课件 作者 唐文彦 第05章 磁电式传感器.ppt

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1、第五章磁电式传感器第五章磁电式传感器定义：磁电式传感器是利用磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器。磁电作用：所有的磁信号与电信号之间相互作用的现象。第五章磁电式传感器电磁感应效应霍尔效应电磁转换原理§1磁电感应式§2霍尔式§3磁栅式一、工作原理霍尔式传感器NMzyxdlb一、工作原理NMzyxdlbIB霍尔式传感器NMBFLIvEy－－－－++++EHFH一、工作原理霍尔式传感器++++++++－－－－－－－NIBzyMxFL＝FHEH一、工作原理霍尔式传感器霍尔效应：导体处于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方

2、向上将产生电动势的现象。一、工作原理霍尔式传感器FH=-eEH=-eUHb(1)FL=evB(2)FL=-FH(3)I=-nevbd(5)(4)UH=bvB一、工作原理霍尔式传感器-11UH=(6)ne.dIB1=dIBRH=.IBkH一、工作原理霍尔式传感器UH.IB=kH=d1IBRHRH=ne-1霍尔系数，与材料有关。kH=dRH霍尔灵敏度一、工作原理霍尔式传感器霍尔器件：利用霍尔效应工作的器件。分类－集成度霍尔元件霍尔集成电路二、霍尔器件霍尔式传感器分类－输出信号霍尔线性元件霍尔开关元件二、霍尔器件霍尔式传感器结构与选

3、材霍尔片（单晶薄片）4根引线壳体二、霍尔器件霍尔式传感器UH.IB=kH=d1IBRH（1）对于金属而言，n很大，所以RH很小，而半导体尤其是N型半导体RH则较大；结构与选材二、霍尔器件霍尔式传感器UH.IB=kH=d1IBRH（2）kH与d有关，所以霍尔元件一般都很薄，如采用薄膜技术的薄膜霍尔元件。结构与选材二、霍尔器件霍尔式传感器原因：制造工艺、使用条件、环境温度等因素，影响霍尔元件的转换精度。误差及其补偿二、霍尔器件霍尔式传感器误差类型零位误差温度误差二、霍尔器件误差及其补偿霍尔式传感器当外界磁场B＝0时，输出的霍尔电动

4、势UH＝Uo≠0，这种误差称为零位误差。二、霍尔器件误差及其补偿零位误差霍尔式传感器二、霍尔器件误差及其补偿零位误差寄生直流电动势不等位电动势霍尔式传感器二、霍尔器件误差及其补偿霍尔元件在额定控制电流作用下，不加外磁场时，霍尔输出端之间的空载电动势，称为不等位电动势霍尔式传感器原因：焊点不对称、电极不对称、电阻率不均匀、厚薄不均匀。二、霍尔器件误差及其补偿霍尔式传感器措施：加调节电阻X二、霍尔器件误差及其补偿霍尔式传感器当通以交流控制电流而不加外磁场时，霍尔输出除存在交流不等位电动势外，还有直流分量，称为寄生直流电动势二、霍尔

5、器件误差及其补偿霍尔式传感器措施：电极安装尽量欧姆接触、对称、良好散热。二、霍尔器件误差及其补偿原因：电极非完全的欧姆接触而形成的整流效应。霍尔式传感器半导体材料的电阻率、迁移率、载流子浓度等容易受温度影响，从而影响霍尔元件的输出变化，即产生温度误差。二、霍尔器件误差及其补偿温度误差霍尔式传感器电路补偿二、霍尔器件误差及其补偿温度误差措施选择温度系数小的材料霍尔式传感器A、恒流源供电二、霍尔器件误差及其补偿RpI霍尔式传感器B、选择合适的串、并、负载电阻C、采用温度补偿元件（如热敏电阻）D、桥路补偿二、霍尔器件误差及其补偿霍尔

6、式传感器符号等效电桥三、基本电路霍尔式传感器由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。输出电压和加在霍尔元件上的磁感强度B成比例，这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度，适用于各种磁场检测。线性电路三、基本电路霍尔式传感器XVoVccVoB线性电路三、基本电路霍尔式传感器开关电路霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成。三、基本电路霍尔式传感器XVoVccVoB开关电路三、基本电路霍尔式传感器霍尔传感器是一种磁传感器和磁电转换元件，检测磁场及其变化，另外各种与磁场有关的场合都可以应用。四

7、、应用霍尔式传感器（1）直接测磁场强度；IBkUHH=1、应用范围与特点（2）衍生：电流、电压、位移、力、速度、加速度等，人为的附加磁场。四、应用霍尔式传感器1）体积小，重量轻，功耗小，可靠性好；2）响应频率高（可达1MHZ）；3）非接触式、可用于特殊应用环境；4）易于集成。线性、非机械、半导体1、应用范围与特点四、应用霍尔式传感器1）霍尔线性器件的精度高、线性度好；2）霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。1、应用范围与特点四、应用霍尔式传感器a）对移b）侧移c）旋转d）遮断2、应用实例－

8、位移、速度四、应用霍尔式传感器检测齿轮的速度、齿形、齿数2、应用实例－齿轮检测四、应用霍尔式传感器2、应用实例－齿轮检测四、应用霍尔式传感器汽车防抱死（ABS）系统－霍尔传感器2、应用实例－ABS四、应用霍尔式传感器2、应用实例－ABS四、应用霍尔式传感器2、应用实例－ABS