霍尔传感器课件.ppt

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1、模块三传感器原理及检测实训霍尔传感器浙江经济职业技术学院徐文3.4.1霍尔效应3.4.2霍尔传感器组成与基本特性3.4.3霍尔传感器的应用3.4.4测量误差及补偿办法3.4.5直流激励时霍尔传感器位移特性实验返回首页3.4霍尔传感器返回首页3.4.1霍尔效应半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象是美国物理学家霍尔发现的，故称为霍尔效应，相应的电动势被称为霍尔电动势，半导体薄片称为霍尔片或霍尔元件。图4-5-1霍尔效应原理图返回首页3.4.1霍尔效应当磁场垂直于薄片

2、时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片C、D方向的端面之间建立起霍尔电势EH。CAB霍尔效应演示D3.4.1霍尔效应CDEH洛伦磁力作用下的电子流轨迹。返回首页3.4.1霍尔效应所以霍尔灵敏度霍尔电势表达式磁场力电场力平衡时所以霍尔电势控制电流返回首页3.4.2霍尔传感器组成与基本特性霍尔片——半导体薄片(因为d小，KH大，l/b=2时KH最大)引线——激励电极(短边端面)引线1、1'霍尔电极(长边端面)引线2、2'封装外壳——陶瓷或环氧树脂图4-5-2霍尔元件的结构和符号1、霍尔元件(1)材料——多

3、用N型半导体(2)结构和符号返回首页图4-5-3霍尔电压的基本测量电路2、电路部分(1)基本电路(2)霍尔元件的输出电路线性应用、开关应用(3)输出叠加连接方式直流供电、交流供电3.4.2霍尔传感器组成与基本特性返回首页3.4.2霍尔传感器组成与基本特性图4-5-4霍尔元件的输出电路(a)线性应用(b)开关应用返回首页3.4.2霍尔传感器组成与基本特性图4-5-5霍尔元件输出叠加连接方式返回首页3.4.2霍尔传感器组成与基本特性3、磁路部分图4-5-6――产生梯度磁场霍尔片沿x方向移动时，若控制电流I保持不变，则霍

4、尔电势为：图4-5-6霍尔式位移传感器原理示意图3.4.2霍尔传感器组成与基本特性4、基本特性霍尔传感器的灵敏度和线性度主要取决于磁路系统和霍尔元件的特性；提高磁场的磁感应强度B和增大激励电流I，也可获得较大的霍尔电势。但I的增大受到元件发热的限制；霍尔传感器动态性能好。例4.5-1P1253.4.3霍尔传感器的应用1、利用与I的关系可用于直接测量电流和能转换为电流的其它物理量2、利用与B的关系可用于测量磁场及可转换为磁场的其它物理量图4-5-7霍尔式钳形电流表3.4.3霍尔传感器的应用灵敏度改变办法：(1)改变控

5、制电流I(2)改变载流导线绕在环形铁心上的周数——改变KB因为所以（增加周数可使灵敏度增加n倍）3、利用与IB的关系可进行乘法运算或功率测量3.4.3霍尔传感器的应用图4-5-8霍尔式功率变换器原理3.4.3霍尔传感器的应用应用实例1、霍尔接近开关霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。3.4.3霍尔传感器的应用当磁

6、铁的有效磁极接近、并达到动作距离时，霍尔式接近开关动作。霍尔接近开关一般还配一块钕铁硼磁铁。3.4.3霍尔传感器的应用霍尔式接近开关用于转速测量演示n=60f4(r/min)软铁分流翼片开关型霍尔ICT3.4.3霍尔传感器的应用霍尔元件应用实例2、霍尔特斯拉计(高斯计)3.4.3霍尔传感器的应用霍尔高斯计（特斯拉计）的使用霍尔元件磁铁3.4.3霍尔传感器的应用霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔元件测量铁心气隙的B值3.4.3霍尔传感器的应用应用实例3、霍尔转速表在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿

7、轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。SN线性霍尔磁铁3.4.3霍尔传感器的应用当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。霍尔转速表原理3.4.3霍尔传感器的应用若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。带有微型磁铁的霍尔传感器钢质霍尔霍尔转速传

8、感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用3.4.3霍尔传感器的应用霍尔转速表的其他安装方法只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转速信号。霍尔元件磁铁3.4.3霍尔传感器的应用应用实例4、霍尔式无触点汽车电子点火装置采用霍尔式无触点电子点火装置能较好地克服汽车合金触点点火时间不准确、触点易烧坏、高速时动力不